JP5223278B2 - Microneedle manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、マイクロニードルの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a microneedle.

皮膚上から薬剤を浸透させ体内に薬剤を投与する方法として経皮吸収法が知られている。この方法では、皮膚や粘膜等の生体表面に液状あるいはゲル状の薬剤を塗布する。この方法は、非侵襲的であり、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を可能にする。しかしながら、対象薬剤の分子量が大きい場合や、水溶性薬剤であるなどの場合は、生体表面に塗布しても体内にはほとんど吸収されず、それらの薬剤の経皮的投与は困難であった。   A percutaneous absorption method is known as a method of infiltrating a drug from the skin and administering the drug into the body. In this method, a liquid or gel-like drug is applied to the surface of a living body such as skin or mucous membrane. This method is non-invasive and allows a drug to be easily administered without causing pain to the human body. However, when the molecular weight of the target drug is large or it is a water-soluble drug, it is hardly absorbed into the body even when applied to the surface of a living body, and it is difficult to transdermally administer these drugs.

そこで、これらの薬剤を効率よく体内に吸収させるために、μmオーダーの多数のニードルを有するマイクロニードルを用いて皮膚に穿孔し、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、投薬用の特別な機器を用いることなく、簡便に薬剤を皮下投与することが出来る。(例えば、特許文献1参照)   Therefore, in order to efficiently absorb these drugs into the body, a method of perforating the skin using microneedles having many needles on the order of μm and directly administering the drug into the skin has attracted attention. According to this method, a drug can be easily administered subcutaneously without using a special device for medication. (For example, see Patent Document 1)

この際に用いるマイクロニードルの形状は、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る。また、痛みを抑制するために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ことが望ましく、ニードルの直径は数μmから100μm、ニードルの長さは、数十μmから数百μmであることが望ましい。   The shape of the microneedle used at this time is required to have a sufficient fineness and tip angle for piercing the skin, and a sufficient length for allowing the drug solution to penetrate subcutaneously. In order to suppress pain, it is desirable to penetrate the stratum corneum, which is the outermost layer of the skin, and not reach the nerve layer. The diameter of the needle is from several μm to 100 μm, and the length of the needle is from several tens of μm. It is desirable to be several hundred μm.

マイクロニードルを構成する材料は、仮にマイクロニードルが破損して体内に残留した場合でも、人体に悪影響を及ぼさないことが要求される。このような材料として、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望視されている。(例えば、特許文献2参照)   The material constituting the microneedle is required not to adversely affect the human body even if the microneedle is broken and remains in the body. As such materials, medical silicone resins, and biocompatible resins such as maltose, polylactic acid, and dextran are promising. (For example, see Patent Document 2)

このような微細構造を低コストかつ大量に製造するためには、射出成型法、インプリント法、キャスティング法等に代表される転写成型法が有効である。しかし、いずれの方法においても成型を行うためには所望の形状を凹凸反転させた型が必要であり、マイクロニードルのようなアスペクト比(構造体の直径に対する高さ、もしくは深さの比率)が高く、先端部の先鋭化が必要な構造体を形成する必要がある。   In order to manufacture such a fine structure at low cost and in large quantities, a transfer molding method represented by an injection molding method, an imprinting method, a casting method and the like is effective. However, in any method, in order to perform molding, a mold in which a desired shape is inverted is necessary, and the aspect ratio (height or depth ratio to the diameter of the structure) is similar to that of a microneedle. It is necessary to form a structure that is high and requires sharpening of the tip.

例えば、上述したマイクロニードルを製造する方法として、X線リソグラフィによりマイクロニードルの原版を作製し、原版から複製版を作り、転写成型を行う製造方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。   For example, as a method for manufacturing the above-described microneedle, a manufacturing method has been proposed in which a microneedle original plate is manufactured by X-ray lithography, a replica plate is formed from the original plate, and transfer molding is performed (see, for example, Patent Document 3). .

例えば、機械加工によりマイクロニードルの原版を作製し、原版から複製版を作り、転写成型を行う製造方法が提案されている(例えば、特許文献4参照)。
米国特許第6,183,434号 特開2005−21677号 特開2005−246595号公報 特表2006−513811号公報
For example, a manufacturing method has been proposed in which a microneedle master is manufactured by machining, a replica is made from the master, and transfer molding is performed (see, for example, Patent Document 4).
US Pat. No. 6,183,434 JP-A-2005-21677 JP 2005-246595 A JP-T-2006-513811

マイクロニードルでは、単純な突起形状ではなく、マイクロニードルの中央に孔を設けた形状が望ましい場合が有る(例えば、体液/薬液を孔を通して採取/供給する構成のデバイスに用いるマイクロニードルなど)。   In some microneedles, a shape having a hole in the center of the microneedle is desirable instead of a simple protrusion shape (for example, a microneedle used for a device configured to collect / supply body fluid / medical solution through the hole).

そこで、本発明は、中央に孔を設けた形状のマイクロニードルの製造に適したマイクロニードル製造方法を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the microneedle manufacturing method suitable for manufacture of the microneedle of the shape which provided the hole in the center.

請求項1記載の本発明は、基板に孔を設ける工程と、前記孔に充填剤を充填する工程と、前記充填剤の一部を基板から露出し、露出させた部位を基板厚み方向に厚み分布を持つように変形させる工程と、前記変形させた充填剤をマスクとして、基板に前記基板厚み方向に異方性エッチングを行い、充填材の厚みの薄い部分を消失しながら基板をエッチングする工程と、前記充填剤を除去し、マイクロニードルを製造する工程と、該製造したマイクロニードルを母型とし、該母型から複製版を作製する工程と、前記複製版を用いて転写成型を行いマイクロニードルを製造する工程と、を備えたことを特徴とするマイクロニードル製造方法である。 The present invention according to claim 1 is a step of providing a hole in a substrate, a step of filling the hole with a filler, a portion of the filler exposed from the substrate, and a thickness of the exposed portion in the thickness direction of the substrate. A step of deforming to have a distribution, and a step of performing anisotropic etching in the substrate thickness direction on the substrate using the deformed filler as a mask, and etching the substrate while erasing the thin portion of the filler Removing the filler and producing microneedles, using the produced microneedles as a mother mold, producing a replica from the master, and performing transfer molding using the replica And a step of manufacturing a needle.

請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載のマイクロニードル製造方法であって、充填剤は、熱可塑性樹脂よりなることを特徴とするマイクロニードル製造方法である。   The present invention described in claim 2 is the microneedle manufacturing method according to claim 1, wherein the filler is made of a thermoplastic resin.

請求項3に記載の本発明は、請求項1または2のいずれかに記載のマイクロニードル製造方法であって、孔は貫通孔であることを特徴とするマイクロニードル製造方法である。   The present invention described in claim 3 is the microneedle manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the hole is a through hole.

請求項4に記載の本発明は、請求項1または2のいずれかに記載のマイクロニードル製造方法であって、孔は非貫通孔であることを特徴とするマイクロニードル製造方法である。   The present invention described in claim 4 is the microneedle manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein the hole is a non-through hole.

請求項5に記載の本発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載のマイクロニードル製造方法であって、前記充填剤を変形させる工程が、熱リフローによっておこなわれることを特徴とするマイクロニードル製造方法である。 The present invention according to claim 5 is the microneedle manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the step of deforming the filler is performed by thermal reflow. It is a manufacturing method.

本発明のマイクロニードル製造方法は、基板に孔を設け、孔に充填剤を充填し、該充填剤の一部を変形させ、基板にエッチングを行うことを特徴とする。
本発明の構成によれば、充填剤の一部をマスクとして基板にエッチングを行うため、マイクロニードルの突起の部位の位置と、孔の部位の位置と、がずれることなく1対1で対応するように、孔を設けたマイクロニードル形状を形成することが出来る。
よって、中央に孔を設けた形状のマイクロニードルを好適に製造することが出来る。
特に、複数のニードルを配列させたマイクロニードルの場合、それぞれのマイクロニードルについて、突起の部位の位置と、孔の部位の位置と、が自己整合的に揃うため、ずれることなく1対1で対応する。このため、複数のニードルを配列させたマイクロニードルの場合、本発明のマイクロニードル製造方法が奏する効果は非常に大きい。
The microneedle manufacturing method of the present invention is characterized in that a hole is provided in a substrate, a filler is filled in the hole, a part of the filler is deformed, and the substrate is etched.
According to the configuration of the present invention, since the substrate is etched using a part of the filler as a mask, the position of the microneedle protrusion and the position of the hole correspond one-on-one. Thus, the microneedle shape provided with the hole can be formed.
Therefore, a microneedle having a shape with a hole in the center can be preferably manufactured.
In particular, in the case of microneedles in which a plurality of needles are arranged, the position of the protrusion and the position of the hole are aligned in a self-aligned manner for each microneedle, so there is no one-to-one correspondence. To do. For this reason, in the case of a microneedle in which a plurality of needles are arranged, the effect of the microneedle manufacturing method of the present invention is very large.

以下、本発明のマイクロニードル製造方法について説明を行う。   Hereinafter, the microneedle manufacturing method of the present invention will be described.

<基板に孔を設ける工程>
まず、基板に孔を設ける。
<Step of providing holes in the substrate>
First, holes are provided in the substrate.

基板は、孔を形成するのに適した加工特性を備える材料であることが好ましい。例えば、シリコン基板や、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料や、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリル樹脂、フッ素樹脂等の合成樹脂を用いても構わない。   The substrate is preferably a material with processing characteristics suitable for forming the holes. For example, a silicon substrate, a metal material such as aluminum or stainless steel, or a synthetic resin such as polycarbonate, polystyrene, acrylic resin, or fluorine resin may be used.

孔を設ける方法としては、基板に対して所望の開口径と深さを有する孔を、単独あるいは複数形成することの出来る方法であれば良い。例えば、各種の機械加工やレーザー加工、反応性イオンエッチング、収束イオンビーム加工などにより形成して良い。   As a method for providing the holes, any method may be used as long as it can form a single or a plurality of holes having a desired opening diameter and depth with respect to the substrate. For example, you may form by various machine processing, laser processing, reactive ion etching, focused ion beam processing, etc.

また、複数のニードルを形成する必要がある場合、形成するニードルの配列、ピッチ間隔に併せて孔を設ける。   Further, when it is necessary to form a plurality of needles, holes are provided in accordance with the arrangement and pitch interval of the needles to be formed.

また、孔は貫通孔であることが好ましい。貫通孔であることにより、貫通孔を通して、体液/薬液を孔を通して採取/供給することが出来る。このため、マイクロニードルの突起を形成した側とは反対の側に薬液供給手段や体液採取手段を備えた構成の体液採取/薬物供与デバイスに好適に用いることが出来る。   Moreover, it is preferable that a hole is a through-hole. By being a through-hole, body fluid / medical solution can be collected / supplied through the through-hole. For this reason, it can be suitably used for a body fluid collection / drug delivery device having a constitution in which a chemical solution supply means and a body fluid collection means are provided on the side opposite to the side on which the projections of the microneedle are formed.

また、孔は非貫通孔であることが好ましい。非貫通孔であることにより、非貫通孔の内部に、体液/薬液を留めることが出来る。このため、マイクロニードルの突起を形成した側に薬液を塗布する構成のデバイスや、皮膚に押圧した後体液の検査を行うデバイスに好適に用いることが出来る。   Moreover, it is preferable that a hole is a non-through-hole. By being a non-through hole, body fluid / chemical solution can be retained inside the non-through hole. For this reason, it can use suitably for the device of the structure which apply | coats a chemical | medical solution to the side in which the processus | protrusion of the microneedle was formed, and the device which test | inspects a bodily fluid after pressing on the skin.

<孔に充填剤を充填する工程>
次に、形成した孔に充填剤を充填する。
<Step of filling the hole with a filler>
Next, the formed holes are filled with a filler.

充填剤は、数μmから数百μm程度の穴に穴埋め可能なものであれば良い。例えば、Ni等の金属材料、シリコーン、樹脂材料等を用いても良い。   Any filler can be used as long as it can be filled in a hole of several μm to several hundred μm. For example, a metal material such as Ni, silicone, a resin material, or the like may be used.

充填剤を充填する方法としては、選択した充填剤に応じて、適宜公知の方法を用いれば良い。例えば、電解メッキといったメッキ法、材料を溶融し穴に充填する方法等を行って充填してもよい。   As a method for filling the filler, a known method may be used as appropriate according to the selected filler. For example, the filling may be performed by a plating method such as electrolytic plating, a method of melting a material and filling the hole.

また、充填剤は、熱可塑性樹脂であることが好ましい。熱可塑性樹脂を用いることにより、後述する<充填剤を基板厚み方向に厚み分布を持つように変形させる工程>において、熱リフローを用いて変形を行うことが出来る。   The filler is preferably a thermoplastic resin. By using a thermoplastic resin, deformation can be performed using thermal reflow in a <step of deforming the filler so as to have a thickness distribution in the substrate thickness direction> described later.

<充填剤を基板厚み方向に厚み分布を持つように変形させる工程>
次に、前記充填剤の一部を基板から露出し、露出させた部位を基板厚み方向に厚み分布を持つように変形させる。
<Process of transforming the filler to have a thickness distribution in the substrate thickness direction>
Next, a part of the filler is exposed from the substrate, and the exposed portion is deformed so as to have a thickness distribution in the substrate thickness direction.

充填剤の一部を基板から露出させる方法としては、選択した基板、選択した充填剤、所望するマイクロニードルの形状寸法に応じて適宜選択して良い。例えば、薬品を使用したウェットエッチング、ガスやプラズマ、反応性イオンなどを使用したドライエッチング、微細機械加工などを用いて良い。   A method for exposing a part of the filler from the substrate may be appropriately selected according to the selected substrate, the selected filler, and the desired microneedle shape. For example, wet etching using chemicals, dry etching using gas, plasma, reactive ions, or the like, or fine machining may be used.

このとき、露出した充填剤の基板表面からの高さは、所望するマイクロニードルの高さに応じて適宜決定して良い。基板と充填剤とのエッチング選択比と、露出した充填剤の基板表面からの高さにより、製造されるマイクロニードルの高さを制御することが出来る。例えば、シリコン基板と一般的な熱可塑性樹脂を用いた場合、数十μmから数百μmのマイクロニードルを得るためには、露出した充填剤の基板表面からの高さを数μm〜数百μm程度とすれば良い。   At this time, the height of the exposed filler from the substrate surface may be appropriately determined according to the desired height of the microneedle. The height of the microneedles to be manufactured can be controlled by the etching selectivity between the substrate and the filler and the height of the exposed filler from the substrate surface. For example, when a silicon substrate and a general thermoplastic resin are used, the height of the exposed filler from the substrate surface is several μm to several hundred μm in order to obtain a microneedle of several tens μm to several hundred μm. It should be a degree.

露出させた部位を基板厚み方向に厚み分布を持つように変形させる方法は、選択した充填剤に応じて適宜選択してよい。例えば、熱可塑性樹脂を充填剤として用いた場合、熱リフローにより変形を行っても良い。熱リフローによって充填剤が流動化することにより、流動化した充填剤の表面張力に応じて、自己的に基板厚み方向に厚み分布を持つように変形する。このとき、熱処理の加熱温度や加熱時間を制御することにより、充填剤における変形部位の幅や形状変化の度合いを制御することが出来る。   The method of deforming the exposed portion so as to have a thickness distribution in the substrate thickness direction may be appropriately selected according to the selected filler. For example, when a thermoplastic resin is used as the filler, the deformation may be performed by thermal reflow. When the filler is fluidized by thermal reflow, the filler is deformed so as to have a thickness distribution in the substrate thickness direction according to the surface tension of the fluidized filler. At this time, by controlling the heating temperature and heating time of the heat treatment, it is possible to control the width of the deformed portion and the degree of shape change in the filler.

<基板にエッチングを行う工程>
次に、変形させた充填剤をマスクとして、基板にエッチングを行う。
変形させた充填剤をマスクとして、垂直方向に異方性エッチングすることにより、充填剤の厚みの薄い部位から徐々に消失することになり、エッチングレートの速い基板がテーパーのついた形状にエッチングされる。このとき、徐々にマスクが除去されていき、最終的にマスクが微小な範囲に収束してから完全に除去されることでマイクロニードルを形成するため、エッチングマスク脱落による汚染等が発生することなく、また先端形状が鋭利なマイクロニードルを製造することが可能となる。
<Process for etching the substrate>
Next, the substrate is etched using the deformed filler as a mask.
By anisotropically etching in the vertical direction using the deformed filler as a mask, it gradually disappears from the thin part of the filler, and the substrate with a high etching rate is etched into a tapered shape. The At this time, the mask is gradually removed, and the microneedle is formed by finally removing the mask after it has converged to a minute range, so that contamination due to dropping off of the etching mask does not occur. In addition, a microneedle having a sharp tip shape can be manufactured.

エッチング方法としては、選択した基板、選択した充填剤について、基板のエッチングレートの方が速く、かつ、垂直方向に異方性エッチングを行えるものであれば良い。例えば、基板としてシリコンを用いた場合、フッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチングを用いても良い。   Any etching method may be used as long as the selected substrate and the selected filler have a higher substrate etching rate and can perform anisotropic etching in the vertical direction. For example, when silicon is used as the substrate, reactive ion etching using a fluorine-based gas may be used.

また、充填剤と基板のエッチング選択比(充填剤のエッチングレートに対する基板のエッチングレートの比)によって、マイクロニードルの先端角度の制御を行うことが出来る。エッチング選択比が高い場合、マイクロニードルの先端角度は鋭くなり、高さは高くなる傾向がある。エッチング選択比が低い場合、先端角度は鈍くなり、高さは低くなる傾向がある。   Further, the tip angle of the microneedle can be controlled by the etching selectivity of the filler and the substrate (ratio of the etching rate of the substrate to the etching rate of the filler). When the etching selectivity is high, the tip angle of the microneedle is sharp and the height tends to be high. When the etching selectivity is low, the tip angle becomes dull and the height tends to be low.

<充填剤を除去する工程>
次に、充填剤を除去する。充填剤の除去方法としては、選択した充填剤に応じて適した方法を用いれば良い。例えば、一般的な熱可塑性樹脂を用いた場合、有機溶剤や硫酸・過酸化水素水混合液を用いたウェット処理、酸素プラズマを用いたドライ処理などを行っても良い。
<Process for removing filler>
Next, the filler is removed. As a method for removing the filler, a method suitable for the selected filler may be used. For example, when a general thermoplastic resin is used, wet processing using an organic solvent or a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, dry processing using oxygen plasma, or the like may be performed.

以上より、中央に孔を設けた形状のマイクロニードルを製造することが出来る。
なお、貫通孔を設けたマイクロニードルを所望する場合、非貫通孔を設け、上記工程を行ったのち、突起を形成した側とは逆側から研磨し、孔を露出する工程を行っても良い。このとき、孔を露出する工程と、充填剤を除去する工程と、は相前後して行って良い。
From the above, a microneedle having a shape with a hole in the center can be manufactured.
When a microneedle having a through hole is desired, a step of exposing the hole by providing a non-through hole, performing the above process, and polishing from the side opposite to the side on which the protrusion is formed may be performed. . At this time, the step of exposing the holes and the step of removing the filler may be performed in a row.

また、更に、製造したマイクロニードルを母型とし、該母型から複製版を作製する工程と、前記複製版を用いて転写成型を行う工程と、を備えることが好ましい。一体成形された機械的強度の高い複製版を作製することにより、同一の複製版で多量の針状体を製造することが出来るため、生産コストを低くし、生産性を高めることが可能となる。また、転写材料は微細加工に対する加工特性を考慮することなく選択することが出来るため、特に、生体適合性材料により形成された針状体を好適に製造することが出来る。
転写成型としては、例えば、インプリント法、ホットエンボス法、射出成形法、キャスティング法などを用いても良い。
また、転写材料としては、例えば、生体適合性材料である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、キチンキトサンなどを用いても良い。
Furthermore, it is preferable that the manufacturing method further includes a step of using the manufactured microneedle as a mother die, producing a duplicate plate from the mother die, and a step of performing transfer molding using the duplicate plate. By producing a replica plate with high mechanical strength that is integrally molded, a large amount of needle-like bodies can be manufactured with the same replica plate, which makes it possible to reduce production costs and increase productivity. . In addition, since the transfer material can be selected without considering the processing characteristics for microfabrication, in particular, a needle-like body made of a biocompatible material can be suitably manufactured.
As the transfer molding, for example, an imprint method, a hot embossing method, an injection molding method, a casting method, or the like may be used.
As the transfer material, for example, a medical silicone resin that is a biocompatible material, maltose, polylactic acid, dextran, chitin chitosan, or the like may be used.

また、貫通孔を設けたマイクロニードルを所望する場合、転写成型を行った後、突起を形成した側とは逆側から研磨し、孔を露出する工程を行っても良い。孔を露出することにより、貫通孔を設けたマイクロニードルとすることが出来る。   In addition, when a microneedle having a through hole is desired, after performing transfer molding, a step of polishing from the side opposite to the side on which the protrusion is formed and exposing the hole may be performed. By exposing the hole, a microneedle having a through hole can be obtained.

<実施例1>
本実施例では、中央に孔を有するシリコン製マイクロニードルを製造する一例を示す。
<Example 1>
In this embodiment, an example of manufacturing a silicon microneedle having a hole in the center is shown.

まず、基板としてシリコンウェハを用意した。このシリコンウェハの結晶面方位は(100)であり、厚みは525μmであった(図1(a))。   First, a silicon wafer was prepared as a substrate. The crystal plane orientation of this silicon wafer was (100) and the thickness was 525 μm (FIG. 1 (a)).

次に、シリコンウェハ上にエッチングマスクとしてポジ型レジスト(東京応化社製PMER P−LA900)を10μmの膜厚にコートし、フォトリソグラフィー法により一辺20μmの正方形開口を有するレジストパターンを形成した(図1(b))。   Next, a positive resist (PMER P-LA900, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was coated to a thickness of 10 μm as an etching mask on the silicon wafer, and a resist pattern having a square opening with a side of 20 μm was formed by photolithography (FIG. 1 (b)).

次に、レジストパターンをエッチングマスクとして、フッ素系ガスを用いたICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチングにより、深さ400μmの角孔を形成し、残ったレジスト及び反応残渣などを、有機溶剤、酸溶液、アルカリ溶液を用いて除去し、シリコンウェハを洗浄した(図1(c))。   Next, using a resist pattern as an etching mask, square holes with a depth of 400 μm are formed by ICP (Inductively Coupled Plasma) etching using a fluorine-based gas, and the remaining resist and reaction residues are organically removed. Removal was performed using a solvent, an acid solution, and an alkali solution, and the silicon wafer was cleaned (FIG. 1C).

次に、孔の形成されたシリコンウェハ表面に、熱可塑性樹脂であるPMMA(poly(methyl methacrylate))溶液を盛った後、温度を約110℃まで上げて溶液を流動させ、キャスティングを行った(図1(d))。
このとき、孔部に空気が残留する事を防ぐため、減圧チャンバーを用いて作業を行った。
Next, a PMMA (poly (methyl methacrylate)) solution, which is a thermoplastic resin, was deposited on the surface of the silicon wafer in which the holes were formed, and then the temperature was raised to about 110 ° C. to cause the solution to flow (casting) ( FIG. 1 (d)).
At this time, in order to prevent air from remaining in the hole, an operation was performed using a vacuum chamber.

次に、PMMAが完全に固化した後、シリコンウェハ表面が露出するまで機械的に研磨した(図1(e))。   Next, after the PMMA was completely solidified, it was mechanically polished until the silicon wafer surface was exposed (FIG. 1 (e)).

次に、フッ素系ガスを用いたプラズマエッチングによって、シリコンウェハ表面を選択的に40μmエッチングし、孔部に埋めたPMMAの一部を突出させた(図1(f))。   Next, the surface of the silicon wafer was selectively etched by 40 μm by plasma etching using a fluorine-based gas, and a part of the PMMA buried in the hole portion was projected (FIG. 1F).

次に、約150℃に設定したクリーンオーブンにシリコンウェハを投入し、30分程度熱処理する事で、PMMAが基板から突出した部位をリフローさせ、厚み分布を有し、100μm程度に広がった形状に変形させた(図1(g))。   Next, the silicon wafer is put into a clean oven set at about 150 ° C. and heat-treated for about 30 minutes, so that the PMMA protrudes from the substrate to reflow, has a thickness distribution, and expands to about 100 μm. Deformed (FIG. 1 (g)).

次に、厚み分布を有するPMMAをマスクとして、フッ素系ガスを用いたICPエッチングにより、深さ300μmのエッチングを行った(図1(h))。
PMMAが基板から突出した部位が厚み分布を有するため、外側の薄い部分から徐々にエッチングされていく結果、エッチング後のシリコンウェハの形状はテーパー形状となり、マイクロニードル形状が形成された。
Next, etching with a depth of 300 μm was performed by ICP etching using a fluorine-based gas using PMMA having a thickness distribution as a mask (FIG. 1H).
Since the portion where PMMA protrudes from the substrate has a thickness distribution, as a result of being gradually etched from the outer thin portion, the shape of the silicon wafer after etching became a tapered shape, and a microneedle shape was formed.

次に、エッチング後の残渣の除去、及び中央の孔部に埋め込んだPMMAの除去を目的として、有機溶剤や硫酸/過酸化水素水混合液を用いて、シリコンウェハを洗浄した(図1(i))。
以上より、中央に孔を有するマイクロニードルを製造することが出来た。
Next, for the purpose of removing the residue after etching and removing PMMA embedded in the central hole, the silicon wafer was cleaned using an organic solvent or a sulfuric acid / hydrogen peroxide mixture (FIG. 1 (i)). )).
From the above, a microneedle having a hole in the center could be manufactured.

<実施例2>
実施例1と同様にマイクロニードルを製造した。ただし、中央の孔部に埋め込んだPMMAの除去を行うまえに、突起を形成した側とは逆側から研磨し、裏面に充填剤を露出させた。
以上より、貫通孔を備えたマイクロニードルを製造することが出来た(図1(j))。
<Example 2>
A microneedle was produced in the same manner as in Example 1. However, before removing the PMMA embedded in the central hole, polishing was performed from the side opposite to the side on which the protrusions were formed to expose the filler on the back surface.
From the above, a microneedle having a through hole could be manufactured (FIG. 1 (j)).

<実施例3>
本実施例では、実施例1にて得られたシリコンマイクロニードルを原版として、中央に貫通孔を有するマルトース、デキストラン、キチンキトサン、ポリ乳酸製マイクロニードルを製造する方法を示す。
<Example 3>
In this example, a method for producing maltose, dextran, chitin chitosan, polylactic acid microneedles having a through-hole in the center using the silicon microneedles obtained in Example 1 as an original plate is shown.

まず、実施例1の手順にて、中央部に深さ400μm、開口幅20μmの孔を有し、高さが300μmのシリコン製マイクロニードル構造体を形成した(図2(a))。   First, in the procedure of Example 1, a silicon microneedle structure having a hole with a depth of 400 μm and an opening width of 20 μm and a height of 300 μm was formed at the center (FIG. 2A).

次に、マイクロニードルが形成されたシリコンウェハ上に、無電解メッキによりごく薄いニッケル層を形成した後、このニッケル層をシード層として電解メッキ法によりニッケルを1mm厚さにて形成した(図2(b))。   Next, after forming a very thin nickel layer by electroless plating on a silicon wafer on which microneedles were formed, nickel was formed to a thickness of 1 mm by electrolytic plating using this nickel layer as a seed layer (FIG. 2). (B)).

次に、濃度25%、液温90℃の水酸化カリウム水溶液を用いてシリコンを溶解し、ニッケルからなる本発明に係る複製版を作製した(図2(c))。   Next, silicon was dissolved using an aqueous potassium hydroxide solution having a concentration of 25% and a liquid temperature of 90 ° C. to produce a duplicated plate according to the present invention made of nickel (FIG. 2C).

次に、複製版を用いたキャスティング法により、複製版にマルトース、デキストラン、キチンキトサン、ポリ乳酸を充填した(図2(d))。   Next, maltose, dextran, chitin chitosan, and polylactic acid were filled in the duplicate plate by a casting method using the duplicate plate (FIG. 2 (d)).

次に、転写材料から複製版を物理的に剥離した。いずれの材料でも、シリコン原版と同様の、高さ約300μmのニードルが形成されていることが確認された(図2(e))。
以上より、中央に孔を有するマイクロニードルを製造することが出来た。
Next, the duplicate plate was physically peeled from the transfer material. It was confirmed that a needle having a height of about 300 μm was formed with any material, similar to the silicon original plate (FIG. 2E).
From the above, a microneedle having a hole in the center could be manufactured.

<実施例4>
実施例3と同様にマイクロニードルを製造した。
次に、突起を形成した側とは逆側から研磨し、裏面に孔を露出させた(図2(f))。
以上より、貫通孔を備えたマイクロニードルを製造することが出来た。
<Example 4>
A microneedle was produced in the same manner as in Example 3.
Next, it grind | polished from the opposite side to the side in which the protrusion was formed, and the hole was exposed on the back surface (FIG. 2 (f)).
From the above, a microneedle having a through hole could be manufactured.

本発明のマイクロニードル製造方法の一例を示す工程概略図である。It is process schematic which shows an example of the microneedle manufacturing method of this invention. 本発明のマイクロニードル製造方法の一例を示す工程概略図である。It is process schematic which shows an example of the microneedle manufacturing method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101・・・基板
102・・・エッチングマスク
103・・・孔
104・・・充填剤
105・・・孔に埋め込まれた充填剤
106・・・厚み分布をもつ島状の先端部を有する充填剤
107・・・中央に未貫通孔を有するマイクロニードル
108・・・中央に貫通孔を有するマイクロニードル
201・・・中央に孔を有するマイクロニードル原版
202・・・メッキにより形成した金属層
203・・・複製版
204・・・複製版に埋め込んだ樹脂
205・・・中央に未貫通孔を有するマイクロニードル
206・・・中央に貫通孔を有するマイクロニードル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Substrate 102 ... Etching mask 103 ... Hole 104 ... Filler 105 ... Filler 106 embedded in the hole 106 ... Filler having island-shaped tip with thickness distribution 107 ... Microneedle 108 with a non-through hole in the center ... Microneedle 201 with a through hole in the center ... Microneedle original plate 202 with a hole in the center ... Metal layer 203 formed by plating・ Replica plate 204... Resin 205 embedded in replica plate... Microneedle 206 having a non-through hole in the center... Microneedle having a through hole in the center

Claims (5)

基板に孔を設ける工程と、
前記孔に充填剤を充填する工程と、
前記充填剤の一部を基板から露出し、露出させた部位を基板厚み方向に厚み分布を持つように変形させる工程と、
前記変形させた充填剤をマスクとして、基板に前記基板厚み方向に異方性エッチングを行い、充填材の厚みの薄い部分を消失しながら基板をエッチングする工程と、
前記充填剤を除去し、マイクロニードルを製造する工程と、
該製造したマイクロニードルを母型とし、該母型から複製版を作製する工程と、
前記複製版を用いて転写成型を行いマイクロニードルを製造する工程と、
を備えたことを特徴とするマイクロニードル製造方法。
Providing a hole in the substrate;
Filling the pores with a filler;
A step of exposing a part of the filler from the substrate and deforming the exposed portion to have a thickness distribution in the substrate thickness direction;
Using the deformed filler as a mask, performing anisotropic etching on the substrate in the substrate thickness direction, and etching the substrate while erasing the thin portion of the filler ,
Removing the filler and producing microneedles ;
Using the manufactured microneedle as a matrix, and producing a replica from the matrix;
A step of producing a microneedle by performing transfer molding using the duplicate plate;
A microneedle manufacturing method comprising:
請求項1に記載のマイクロニードル製造方法であって、
充填剤は、熱可塑性樹脂よりなること
を特徴とするマイクロニードル製造方法。
The microneedle manufacturing method according to claim 1,
The method for producing a microneedle, wherein the filler is made of a thermoplastic resin.
請求項1または2のいずれかに記載のマイクロニードル製造方法であって、
孔は貫通孔であること
を特徴とするマイクロニードル製造方法。
It is a microneedle manufacturing method in any one of Claim 1 or 2,
The microneedle manufacturing method, wherein the hole is a through hole.
請求項1または2のいずれかに記載のマイクロニードル製造方法であって、
孔は非貫通孔であること
を特徴とするマイクロニードル製造方法。
It is a microneedle manufacturing method in any one of Claim 1 or 2,
The microneedle manufacturing method, wherein the hole is a non-through hole.
請求項1乃至4のいずれかに記載のマイクロニードル製造方法であって、A microneedle manufacturing method according to any one of claims 1 to 4,
前記充填剤を変形させる工程が、熱リフローによっておこなわれることThe step of deforming the filler is performed by thermal reflow.
を特徴とするマイクロニードル製造方法。A method for producing microneedles.
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