JP5890430B2 - 経皮投薬装置及びその装置に使用される薬液注入針 - Google Patents

Description

本発明は、薬液を経皮投与するための経皮投薬装置と、この経皮投薬装置に使用される薬液注入針に関する。

経口投与できない薬液の人体投与には注射器が用いられる。注射器による投与は痛みを伴う。また、薬液を含むパッチ剤などによる経皮投与も薬効の発現に時間を要し、かつ使用可能な薬液の種類には限りがある。

これらの問題を解決するため、極小の直径の針を用いて、針の穿刺による痛みを軽減した経皮投薬装置が提案されている。しかし、針の径を小さくすると、薬液の注射時の流通抵抗が上昇するという欠点がある。

そこで、薬液の注射時の流通抵抗を下げるために、特表２００５−５２７２４９号公報（特許文献１）、特開２００５−８７５２１号公報（特許文献２）、特開２００３−１３５５９８号公報（特許文献３）では、小さい直径の針を複数本用いた経皮投薬装置が提案されている。

しかし、これらの経皮投薬装置を用いて、各針から患部へ薬液を注射した場合には、薬液は分散しないで皮内から皮下組織の深部へ注入されてしまい、目的とする皮内組織の所定の深さに適切な量の薬液を送ることができない。しかも、分散することなく注射箇所の狭い領域に貯まってしまう傾向があり、皮内組織の所定領域に広く分散して注入されることがない。

特表２００５−５２７２４９号公報 特開２００５−８７５２１号公報 特開２００３−１３５５９８号公報

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、注射時の痛みを伴うことがなくかつ薬液の流入抵抗を軽減させながら、目的とする皮内組織の所望深さに、広域に亘って均一分散に近い分散状態で薬液を送ることができる経皮投薬装置およびその装置に使用される薬液注入針を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明は以下を特徴とする。
（項目１）注射器の先端部に取り付けられる薬液注入針であって、
該薬液注入針は、薬液注入針の本体と、該薬液注入針本体の先端表面より突出する複数本の針とを有し、該針の先端が針の長手方向に対して斜めに切断されて針の先端に薬液の吐出口が形成され、
該複数本の針は、薬液注入針本体の先端表面の仮想の真円の円周上に等間隔で配置され、
該各針の吐出口の向きが、実質的に上記真円の中心に向かう半径方向、もしくは実質的に上記真円の中心方向とは反対方向を向いている薬液注入針。
（項目２）前記各針の、薬液注入針の先端表面の前記真円の中心からの距離が１〜２．５ｍｍである、項目１に記載の薬液注入針。
（項目３）前記薬液注入針の先端表面より突出する針の寸法が０．１〜３ｍｍである、項目１または２に記載の薬液注入針。
（項目４）前記針の本数が２〜１０本である、項目１〜３のいずれかに記載の薬液注入針。
（項目５）前記針の本数が３本であり、該各針の吐出口の向きが、実質的に該薬液注入針本体の先端表面の前記真円の中心方向とは反対の方向を向いている、項目１〜３のいずれかに記載の薬液注入針。
（項目６）前記隣接する針間のピッチが１〜１０ｍｍである、項目１〜５のいずれかに記載の薬液注入針。
（項目７）薬液が充填される注射器と、該注射器の先端部に取り付けられる薬液注入針と、を有する経皮投薬装置であって、
該薬液注入針は、薬液注入針の本体と、該薬液注入針本体の先端表面より突出する複数本の針とを有し、該針の先端が針の長手方向に対して斜めに切断されて針の先端に薬液の吐出口が形成され、
該複数本の針は、薬液注入針本体の先端表面の仮想の真円の円周上に等間隔で配置され、
該各針の吐出口の向きが、実質的に上記真円の中心に向かう半径方向、もしくは実質的に上記真円の中心方向とは反対方向を向いている経皮投薬装置。

本発明の経皮投薬装置に使用される薬液注入針は、薬液注入針の本体と、該薬液注入針本体の先端表面より突出する複数本の針とを有し、該複数本の針は、薬液注入針本体の先端表面に仮想される真円の円周上に等間隔で配置され、該各針の先端に形成された薬液吐出口の向きが、実質的に上記真円の中心方向、もしくは上記真円の反対方向を向いている。

それゆえ、以下の理由によって、皮内組織の所望深さに、広域に亘って均一分散に近い分散状態で薬液を送ることができる。

図１４に示すように、従来の１本の針４５を皮膚Ｓの組織内へ刺し通した場合、針４５の薬液の吐出口４６は皮膚Ｓの組織によって封止されるので、吐出口４６からの薬液を組織内へ押し出そうとすると、薬液が組織を押圧し、その押圧力の反作用のゆえに、針４５の先端は吐出口４６の向きとは反対方向（Ｙ方向）へ押し出されることになる。その結果、経皮投薬装置自体もＹ方向へ移動することになる。針４５の移動によって、針４５の吐出口４６の周縁と組織との間に隙間（または他の組織部分に比べて粗な部分）が生じ、それゆえ針４５の先端側の皮内組織に亀裂が生じ、薬液はこの隙間および/もしくは亀裂に沿って吐出口４６から組織内へ注入されることなる（図１４（Ｃ））。そのため、この隙間および/もしくは亀裂に沿って送られる薬液は皮内から皮下組織の深部へ注入されることになる。

また、特許文献１および２に記載のように、従来の複数本の針４５を皮膚Ｓの組織内へ刺し通した場合でも、以下に理由により、１本の針４５を皮膚Ｓの組織内へ刺し通した場合と同じように、薬液は皮内から皮下組織の深部へ注入される。

図１５に示すように、従来の針４５の先端に形成された薬液吐出口４６は、同方向あるいはランダム方向に配置されている。そのため、針４５の吐出口４６から薬液を組織内へ押し出そうとすると、薬液が組織を押圧し、その押圧力に対する反作用として、針４５の先端は吐出口４６の向きとは反対方向へ移動し、経皮投薬装置自体もその方向へ移動することになる。針４５の移動により、吐出口４６の周縁と組織との間に隙間（または他の組織部分に比べて粗な部分）が生じ、もしくは針４５の先端側の組織に亀裂が生じるため、薬液はこの隙間および/もしくは亀裂を伝って吐出口４６から組織内へ送られるようになる。そのため、この隙間および/もしくは亀裂に沿って送られる薬液は皮内から皮下組織の深部へ注入されることになる。

これに対し、本発明では、以下のように、針から皮内組織へ送り込まれる薬液は、皮内組織の所望深さに広域に亘って均一状に分散した状態で注入されることになる。

仮に、３本の針１１（第１の針、第２の針および第３の針）が、薬液注入針本体１０の表面の仮想真円の円周上に等間隔で配置され、しかも各針１１の先端の吐出口１３の向きが実質的に上記真円の中心に向かう半径方向とは反対方向（外側）を向くように配置されたものとする。

図８の矢印で示すように、第１の針１１の吐出口１３から組織内へ薬液Ｍが出ようとするとき、その薬液の吐出力に対する反作用によって針１１の先端がＺ方向（上記真円の中心方向）へ移動しようとする。同時に、第２および第３の針１１の先端もＺ方向（上記真円の中心方向）へ移動しようとする。３本の各針１１は、同時に上記真円の中心方向へ移動しようとするために、各針１１に働く上記各反作用力は相殺され、その結果、針１１の移動しようとする動きが封殺される。経皮投薬装置自体の移動もない。

よって、針１１の吐出口１３から組織内へ送られる薬液は、針１１の移動による皮内から皮下組織の隙間や亀裂へではなく、吐出口１３に面する組織そのものを通じて広域に亘って均一に分散する。つまり針１１の横方向へ拡散してゆく。

このようにして、薬液は皮内組織の所定の深さで、かつ横方向へ広域に亘って均一に分散される。

その結果、皮内組織へ薬液を効果的に注入できる。薬液が有効に所定の組織層に注入分散してゆくため、その使用量は必然的に低減されることになる。

仮に、３本の針１１（第１の針、第２の針および第３の針）が、薬液注入針本体１０の表面の仮想の真円の円周上に等間隔で配置され、かつ各針１１の先端の吐出口１３の向きが実質的にその真円の中心に向かう半径方向を向いている場合も、上記と同様に、第１の針１１の吐出口１３から組織内へ出ようとする薬液の吐出力の反作用によって針１１の先端が横方向（真円の外側方向）へ移動しようとするが、その他の第２および第３の針１１の先端も横方向（真円の外側方向）へ移動しようとするため、各針１１に働く力は相殺されて、針１１の移動は全体として阻止される。経皮投薬装置自体の横方向への移動もない。

注射器の先端に薬液注入針を取り付けた状態の断面図である。 針ホルダー内に薬液注入針を配置している状態の要部断面図である。 薬液注入針の断面図である。 薬液注入針の要部の拡大断面図である。 薬液注入針の先端部分の斜視図である。 針の先端に形成される吐出口部分の斜視図である。 薬液注入針における針の配置と吐出口の向きを示す説明図である。 薬液注入針の薬液から力を受けるときの説明図である。 別の実施形態の薬液注入針における針の配置と吐出口の向きを示す説明図である。 別の実施形態の薬液注入針における針の配置と吐出口の向きを示す説明図である。 針先端からの薬液の流れを説明する図である。 針先端から皮膚内へ注入された薬液の分布を示す説明図である。 さらに別の実施形態の薬液注入針の針の配置を示す概略図である。 従来の１本の針が薬液から力を受けるときの説明図である。 従来の複数本の針が薬液から力を受けるときの説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１〜図５に示すように、本発明の経皮投薬装置５は、薬液が充填される注射器６と、該注射器６の先端部に取り付けられる薬液注入針１と、を有する。

注射器６は、注射器本体７と、該注射器本体７内に挿入されるプランジャ８と、注射器本体７の先端部に形成されたルアーロック部２０とを有する。ルアーロック部２０は、外筒２１と内筒２２とを有し、該外筒２１の内面にねじ２３が形成されている。

薬液注入針１は、薬液注入針本体１０と、該薬液注入針本体１０の先端表面より突出する複数本の針１１とを有する。この針１１の本数は奇数、偶数を問わない。
薬液注入針本体１０は、基端部が開口する円筒状に形成され、その基端部に、上記ルアーロック部２０と係合し得るフランジ１２が形成されている。薬液注入針本体１０の先端部には針１１を通すための通孔１６が複数形成されている。

図３に示すように、本実施形態では、通孔１６は針１１の本数に応じて３つ形成されている。この通孔１６は２つあるいは４つ以上でも良い。図４に示すように、この通孔１６内に針１１が挿入されて接着剤などの固着部材１８によって針１１は薬液注入針本体１０の先端部に固着されている。なお、針１１の固着方法は接着に限らず、例えば、融着（熱融着、超音波融着、高周波融着）等の方法を用いてもよい。薬液注入針本体１０の先端部の表面に、通孔１６の周囲において凹部１５を形成してもよい。凹部１５を形成することにより、流動性を有する接着剤１８をこの凹部１５を通して通孔１６内に塗布することができる。

針１１の構成材料としては、限定するものではないが、ステンレス鋼、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金等の金属材料、プラスチック材料等が挙げられる。また、薬液注入針１の本体１０は、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン等の熱可塑性樹脂を材料として、射出成形等により製造することができる。

薬液注入針１の表面から突出する針１１の突出寸法は、０．１〜３ｍｍが好ましく、０．５〜２．０ｍｍがより好ましく、０．５〜１．５ｍｍが最も好ましい。針１１の最大外径は、０．1〜０．６ｍｍが好ましく、０．１〜０．４ｍｍがさらに好ましい。

針１１の先端は、管状部材を斜めに切断したような形状をなしている（図５および図６）。針１１の先端の切断された切断面の角度θ３は、針１１の長手方向に対して１０度〜５０度が好ましい。典型的には、針の先端に形成された斜めの切断面は、針の長手方向に対して第１の切断面が斜めに形成され、この第１の切断面のほぼ中間点からさらに斜めに切断されて第１の切断面に連続する第２の切断面が形成されているものである。

本明細書では、「針の先端が針の長手方向に対して斜めに切断されている」とは、このように針の長手方向に対して斜めに第１の切断面が形成され、さらにこの第１の切断面から斜めに第２の切断面が形成されたものなどを含めるものとする。このように針を構成する管状部材が切断されて針の先端に薬液の吐出口が形成されている。

この実施形態では、薬液注入針１の表面部から突出する複数の針１１の本数は３本であるが、言うまでもなく、２本でも４本以上でもよい。好ましくは２〜１０本である。

図７に示すように、複数本の針１１は、薬液注入針１の表面の仮想の真円１４の円周上に等間隔で配置される。複数本の針１１は、薬液注入針本体１０の表面の仮想の真円１４の中心Ｐから等距離であって、かつ複数本の針１１の相互の内周角が同じに設定されている。例えば、薬液注入針１の表面部に３本の針１１を設ける場合には、３本の針１１は中心Ｐから等距離に配置され、かつ３本の針１１の相互の内周角は１２０°である。

例えば、薬液注入針１の表面部の外径を１０〜２０ｍｍとし、３本の針１１を設ける場合には、３本の各針１１の仮想真円１４の中心Ｐからの距離は１〜５ｍｍであるのが好ましい。さらに好ましくは１〜1.5ｍｍである。または、各針１１は、仮想真円ＰＣＤ（Pitch Circle Diameter）φ２〜φ５ｍｍの円周上にそれぞれ配置されることが好ましく、さらに好ましくはＰＣＤφ２〜φ３ｍｍの円周上にそれぞれ配置される。

また、隣接する針１１間のピッチ（距離）は１〜１０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは１〜５ｍｍ、最も好ましくは１〜３ｍｍである。

各針１１の吐出口１３の向きは、実質的に前記真円の中心に向かう半径方向（内向き）を向くか、または実質的に外向きの半径方向（外向き）を向いている。

本明細書において、吐出口１３が実質的に薬液注入針本体の先端表面の仮想の真円の中心方向とは反対方向を向くとは、その吐出口１３が薬液注入針１の上記真円の中心方向の反対方向を向き、かつ薬液注入針１の軸方向からみたとき、各針１１の中心線と薬液注入針１の中心点（Ｐ）とを結ぶ線分Ｌ１に対する該吐出口１３の上端縁と下端縁とを結ぶ線分Ｌ２の振れ角θ１が±１５度以内であることをいう（図７）。

また、吐出口１３が実質的に薬液注入針本体の先端表面の仮想の真円の中心に向かう半径方向を向くとは、その吐出口１３が薬液注入針１の上記真円の中心方向を向き、かつ薬液注入針１の軸方向からみたとき、各針１１の中心線と薬液注入針１の中心点（Ｐ）とを結ぶ線分Ｌ１に対する該吐出口１３の上端縁と下端縁とを結ぶ線分Ｌ２の振れ角θ２が±１５度以内であることをいう（図１０）。

仮に、３本の針１１が、その吐出口１３を外向きにして薬液注入針本体１０の表面に設けられている場合、第１〜第３の針１１の吐出口１３の向きは、線分Ｌ１に対して、−１５°〜+１５°まで左右に振れていてもよい。

針１１が２本である場合でも、各針１１の吐出口１３は、実質的に薬液注入針１の内向きか、外向きになる。また針１１が４本以上である場合、各針１１の吐出口１３は、実質的に薬液注入針１の内向きか、外向きになる。

このように、複数本の針１１の吐出口１３を実質的に外向きまたは内向きに揃えることにより、各針１１から皮膚の組織内へ送り出される薬液を皮内組織の所望とする深さでかつ広域に亘って均一の分散状態に送り込むことができる。

すなわち、図８に示すように、針１１の吐出口１３から吐出された薬液は、吐出口１３の開口面と直交する方向へ流れようとするが、本体の先端表面の仮想真円の中心からの距離が等しく、かつ隣接する針間の間隔が等しく、複数本の針１１において吐出口１３がそれぞれ外方向または内方向を向いているので、各針間において圧力バランスがとれている。そのため針１１および薬液注入針１が移動することがなく、皮内組織（表皮、真皮など）の所望とする箇所に分散した状態で薬液を注入することができる（図１２（Ａ））。薬液注入針１内の薬液の押し出し圧力に比べて、各針１１から組織内へ吐出される薬液の圧力は小さくなるので（３本の針の場合は、各針からの薬液の吐出圧力は約１/３）、組織内で薬液は深部へ入ることがなく、拡散するものと思われる。

これに対して、１本の針を使用して薬液を皮膚Ｓ内へ注入した場合には、図１２（Ｂ）に示すように、薬液Ｍが皮膚Ｓの内部にまで注入され、また薬液Ｍの分散性が悪いのである。薬液注入針１内の薬液の押し出し圧力がそのままの圧力で１本の針１１から薬液が組織内へ吐出されるので、組織内で薬液は深部へ入り、かつ拡散することがないものと思われる。

図２に示すように、薬液注入針１を収容するための針ホルダー４０は、一端が開放する略円筒状に形成されたホルダー本体４１と、該ホルダー本体４１の開放端部側に形成されたフランジ４２と、を有する。ホルダー本体４１の内面には、軸方向に走る凹溝（スプライン）が形成されている。この凹溝に嵌合するように、上記薬液注入針１の外面に突部が形成されている。この薬液注入針１をホルダー本体４１内へ挿入した際には、この突部がホルダー本体１の内面に形成した凹溝と嵌合して、薬液注入針１をホルダー本体４１に対して回転することができない。

ホルダー本体４１のフランジ４２に、ホルダー本体４１の開放端部を閉塞し得るシール部材４４が接着され、開放端をシールすることで針ホルダー４０内に配置された薬液注入針１を無菌的に隔離している。シール部材４４を指などでフランジ４２から剥ぎ取ることにより、開放端を開放できる。

次に、本発明の経皮投薬装置５の使用方法を説明する。

薬液注入針１は針ホルダー４０内に無菌的に保管されているので、針ホルダー４０のシール部材４４をフランジ４２から剥離する（図２）。

次に、注射器６の先端に形成されたルアーロック部２０を、針ホルダー４０内に収容されている薬液注入針１のフランジ１２に係合させ、この状態で注射器６を回転させる。薬液注入針１は針ホルダー４０に対して回転できないので、注射器６のルアーロック部２０と薬液注入針１のフランジ１２が係合する。係合状態で注射器６を針ホルダー４０から引き抜くと、注射器６の先端部に薬液注入針１が取り付けられた状態となる（図１）。

その後、通常の方法に従って、注射器６のプランジャ８を押圧操作することにより、注射器６内の薬液は薬液注入針１の空間部３６内へ入り、さらに薬液注入針１の各針１１を通して針１１の吐出口１３から押し出される。

薬液注入装置１で使用される薬液は、典型的には、薬剤を含有する溶液、ゲルまたは懸濁液である。使用可能な薬剤は、経皮的な投与に適さない薬剤以外であれば実質的に制限されない。

本発明で使用する主な薬剤としては、たとえば、ヒアルロン酸、コラーゲン、ボトックス等、抗菌薬、抗ウイルス薬、ワクチン、抗腫瘍薬、免疫抑制薬、ステロイド薬、抗炎症薬、抗リウマチ薬、関節炎治療薬、抗ヒスタミン薬、抗アレルギー薬、糖尿病治療薬、ホルモン剤、骨・カルシウム代謝薬、ビタミン、血液製剤、造血薬、抗血栓薬、抗高脂血症薬、抗不整脈薬、血管拡張薬、プロスタグランジン、カルシウム拮抗薬、ＡＣＥ阻害薬、βブロッカー、降圧薬、利尿薬、キサンチン誘導体、βアゴニスト、抗喘息薬、鎮咳薬、去痰薬、抗コリン薬、止寫薬、健胃消化薬、抗潰瘍薬、下剤、睡眠薬、鎮静薬、解熱剤、かぜ薬、抗てんかん薬、抗精神病薬、抗うつ薬、抗不安薬、中枢神経刺劇薬、副交感神経作用薬、交感神経作用薬、制吐剤、中枢興奮薬、抗パーキンソン病薬、筋弛緩薬、鎮痙薬、麻酔薬、鎮痒薬、抗片頭痛薬、診断薬、オリゴヌクレオチド、遺伝子薬などが挙げられる。

ただし、薬剤は、好ましくは、経口投与で効果を表さないかあるいは減弱してしまうタンパク、ぺプチド、多糖類、オリゴヌクレオチド、ＤＮＡ等であり、具体的には、インスリン、成長ホルモン、インターフェロン、カルシトニン等の高分子量医薬品である。

なお、図１３は、４本以上の針１１を本体１０の表面の仮想真円の円周上で等間隔に配置した場合を示す。薬液注入針１の断面形状は真円形である必要はなく、長円形、楕円形等であってもよい。各針１１は、薬液注入時の全体のバランスがとれてさえすれば、薬液注入針本体の先端表面の仮想の真円の円周上に針を等間隔に配置するということにはこだわらない。しかし、通常は上記バランスがとれるためには、針は等間隔で配置される。さらに言えば、バランスさえとれておれば、複数本の針１１は、薬液注入針１の表面の真円の中心から等間隔に配置するということにもこだわらない。

本発明の経皮投薬装置を用いることにより、薬剤や化粧品等を皮膚内の所望の位置に経皮投与することができ、また痛みを伴うこともない。さらに、本発明の経皮投薬装置は、薬液が有効に所定の組織層に注入分散してゆくため、薬液の使用量が少なくて済み、また低侵襲性でもある。

１ 薬液注入針
５ 経皮投薬装置
６ 注射器
１０ 薬液注入針本体
１１ 針
１３ 吐出口
１４ 仮想の真円

Claims (9)

1. 注射器の先端部に取り付けられる薬液注入針であって、
   該薬液注入針は、薬液注入針の本体と、該薬液注入針本体の先端表面より突出する複数本の針とを有し、該針の先端が針の長手方向に対して斜めに切断されて針の先端に薬液の吐出口が形成され、
   該複数本の針は、該薬液注入針本体の先端表面の仮想の真円の円周上に等間隔で配置され、
   該複数本の針のうちのすべての針の吐出口が、実質的に該真円の半径方向内向きを向いており、
   該複数本の針は、隣接する該針の間に位置する針間領域と該真円の中心を挟んで対向する針から出た薬液が、該針間領域に向かうように設けられた奇数本の針である、薬液注入針。
2. 前記薬液注入針は、皮内注射のための針であり、注入される薬液が皮内組織内で実質的に均一に分散するように構成されている、請求項１に記載の薬液注入針。
3. 前記各針の、薬液注入針の先端表面の前記真円の中心からの距離が１〜２．５ｍｍである、請求項１または２に記載の薬液注入針。
4. 前記薬液注入針の先端表面より突出する針の寸法が０．１〜３ｍｍである、請求項１〜３のいずれかに記載の薬液注入針。
5. 前記針の本数が３本、５本、７本、および９本のいずれかである、請求項１〜４のいずれかに記載の薬液注入針。
6. 前記針の本数が３本であり、前記複数本の針のうちのすべての針の吐出口が、実質的に前記薬液注入針本体の先端表面の前記真円の半径方向内向きを向いている、請求項１〜４のいずれかに記載の薬液注入針。
7. 前記隣接する針間のピッチが１〜１０ｍｍである、請求項１〜６のいずれかに記載の薬液注入針。
8. 薬液が充填される注射器と、該注射器の先端部に取り付けられる薬液注入針とを有する経皮投薬装置であって、
   該薬液注入針は、薬液注入針の本体と、該薬液注入針本体の先端表面より突出する複数本の針とを有し、該針の先端が針の長手方向に対して斜めに切断されて針の先端に薬液の吐出口が形成され、
   該複数本の針は、該薬液注入針本体の先端表面の仮想の真円の円周上に等間隔で配置され、
   該複数本の針のうちのすべての針の吐出口が、実質的に該真円の半径方向内向きを向いており、
   該複数本の針は、隣接する該針の間に位置する針間領域と該真円の中心を挟んで対向する針から出た薬液が、該針間領域に向かうように設けられた奇数本の針である、経皮投薬装置。
9. 前記薬液注入針は、皮内注射のための針であり、注入される薬液が皮内組織内で実質的に均一に分散するように構成されている、請求項８に記載の経皮投薬装置。