JP6265740B2 - アプリケータ - Google Patents

Description

本発明の一形態は、マイクロニードルによる活性成分の投与を補助するために用いるアプリケータに関する。

従来から、皮膚を介して活性成分を投与するマイクロニードルアレイに衝撃を与えることで、該マイクロニードルアレイが有するマイクロニードルを皮膚に適用するアプリケータが知られている。

例えば、下記特許文献１には、装置本体と、貫通部材を角質に衝突させるためのピストンと、ピストンに衝撃力を与えるための衝撃バネと、装置本体とキャップとの間で作用する押さえバネと、圧縮力を使用して装置本体とピストンを一緒に圧縮することによってピストンをコッキングし、ピストンをコッキングされた位置においてロックするためのロック機構とを含むアプリケータが記載されている。

また、下記特許文献２には、ハウジング、ハウジング内で移動可能なピストン、およびキャップを有するアプリケータが記載されている。

また、下記特許文献３には、患者の身体に穿刺する注入カニューラまたは穿刺チップを備えた穿刺ヘッドを穿刺するための穿刺デバイスが記載されている。このデバイスは、穿刺運動をトリガするために同時に操作する必要のある２つの操作部材を備えている。

また、下記特許文献４には、駆動バネの少なくとも一方の端部がハウジング側当接部及びピストンの何れにも固定されないように配置された穿刺装置が記載されている。

特許第４１９８９８５号 特表第２００７−５０９７０６号公報 特表第２０１０−５０１２１１号公報 特開２０１０−２３３８０３号公報

利用者は上記のようなアプリケータを用いることで活性成分を効率的に投与できる。しかしその反面、アプリケータは皮膚に一定のレベル以上の衝撃を与えるので、利用者がアプリケータを用いたマイクロニードルの適用に恐怖感を抱いてしまうおそれがある。そこで、マイクロニードルの適用の際に、利用者に恐怖感を与えることなく活性成分を効率的に投与することが要請されている。

本発明の一形態に係るアプリケータは、皮膚にマイクロニードルを適用させるためのアプリケータであって、針密度が５００本／ｃｍ^２以上であるマイクロニードルを有するマイクロニードルアレイに付勢部材の付勢力を伝える伝達部材を備え、伝達部材の質量が１．５ｇ以下であり、付勢部材の付勢力により作動した伝達部材の運動量が０．００８３（Ｎｓ）以上０．０１５（Ｎｓ）以下である、ことを特徴とする。

このような形態によれば、穿刺に必要な付勢力をマイクロニードルアレイに伝える伝達部材が非常に軽いので、利用者がアプリケータの作動時に感じる衝撃は小さい。したがって、当該利用者はアプリケータを用いた投与を安心して受けることができる。一方で、伝達部材の運動量とマイクロニードルの針密度とを上記のように設定することで、利用者に恐怖感を与えないように伝達部材を軽くした場合でも、活性成分を効率的に投与することができる。

別の形態に係るアプリケータでは、マイクロニードルに塗布された活性成分の皮膚への移行量が伝達部材の運動量に比例してもよい。

さらに別の形態に係るアプリケータでは、付勢部材が弾性部材であり、皮膚に向かって移動する伝達部材の移動区間の一部である第１の区間において、該伝達部材が弾性部材の付勢力を受けることなく移動してもよい。

さらに別の形態に係るアプリケータは、弾性部材を支持するとともに、第１の区間とは異なる第２の区間において付勢力を伝達部材に伝える支持台をさらに備え、付勢力により伝達部材を押していた支持台が第２の区間の一端において止まることで、該伝達部材が第１の区間において付勢力を受けることなく移動してもよい。

さらに別の形態に係るアプリケータの付勢部材は円柱コイルばねであってもよい。

本発明の一側面によれば、マイクロニードルの適用の際に、利用者に恐怖感を与えることなく活性成分を効率的に投与することができる。

図１は、実施形態に係るアプリケータの上方からの斜視図である。 図２は、図１に示すアプリケータの下方からの斜視図である。 図３は、図２に示すピストンの斜視図である。 図４は、図１に示すキャップの斜視図である。 図５は、図２のＶ−Ｖ線断面図である。 図６は、図５に示す爪部が固定された状態を表す断面図である。 図７は、マイクロニードルアレイの斜視図である。 図８は、図１に示すアプリケータを使用する際に補助具を用いる場合を説明するための図である。 図９は、図１に示すアプリケータの使用方法を説明するための図である。 図１０は、実施例における、ピストンの運動量とＯＶＡの移行率との関係を示すグラフである。 図１１は、実施例における、ピストンの運動エネルギー密度とＯＶＡの移行率との関係を示すグラフである。 図１２は、実施例における、ピストンの運動量とＯＶＡの移行量との関係を示すグラフである。 図１３（ａ）は変形例に係るアプリケータの斜視図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 図１４は、別の変形例に係るアプリケータの斜視図である。 図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ線断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

まず、図１〜６を用いて、実施形態に係るアプリケータ１０の構造を説明する。図１はアプリケータ１０の上方からの斜視図である。図２はアプリケータ１０の下方からの斜視図である。図３はピストン２０の斜視図である。図４はキャップ３０の斜視図である。図５は図２のＶ−Ｖ線断面図であり、図６は、図５に示す爪部が固定された状態を表す断面図である。

アプリケータ１０の筐体１１は円筒形状である。なお、アプリケータ１０については、持ちやすさや、皮膚への微小突起（マイクロニードル）の適用の容易性を考慮して、筐体の形状を変えたり筐体表面を加工したりしてもよい。例えば、断面形状が多角形である筒状の筐体を用いたり、外壁が全体として丸みを帯びていたり、筒状の筐体にくぼみ又は段差を設けたりしてもよい。また、滑りにくくするために、筐体の表面に細かな溝を形成したりコーティングを施したりしてもよい。

筐体１１の一端部付近には、皮膚に当てられたマイクロニードルアレイに衝撃を与えるためのピストン２０が収容されている（図２参照）。一方、筐体１１の他端部付近には、そのピストン２０を作動させるためのキャップ３０が収容されている（図１参照）。以下では、キャップ３０が収容されている側をアプリケータ１０あるいは筐体１１の上側と定義し、ピストン２０が収容されている側をアプリケータ１０あるいは筐体１１の下側と定義する。筐体１１の上端には環状部材１１ａがはめ込まれており、筐体１１の下端部は、下方に向けて広くなるテーパ状に形成されている。

ピストン２０は、図３に示すように、マイクロニードルアレイと衝突する円盤状のピストン板２１と、ピストン板２１の上面の中心付近からその上面と直交する方向に伸びる複数のピストンロッド２２とから成る伝達部材である。ピストン板２１には、空気を逃がすための複数の空気孔２１ａが形成されており、これにより空気抵抗を少なくしたりピストン２０を軽量化したりすることができる。各ピストンロッド２２の先端には、ピストン板２１の径方向外側に突き出た鉤状の爪部２２ａが形成されている。この爪部２２ａは、ピストンロッド２２の先端に向けて細くなるテーパ状になっている。

キャップ３０は、図４に示すように円盤状であり、その直径は筐体１１の内径と略同じである。キャップ３０の下面中央には円柱状の突出部３１が設けられており、突出部３１には凹部３２が形成されている。凹部３２の形状は、ピストンロッド２２の爪部２２ａを受け入れ可能なようにすり鉢状になっている。

図５に示すように、筐体１１内部の上部付近には、当該内部を上側部分と下側部分とに仕切るための仕切壁１２が設けられている。以下では、この仕切壁１２を境にして上側の空間を上部空間１４といい、下側の空間を下部空間１５という。仕切壁１２の中央には円形の貫通孔１３が形成されており、内筒１６が、貫通孔１３の下からその途中まで挿入された状態で、該貫通孔１３に取り付けられている。内筒１６の内壁は下方に向けて広くなるテーパ状に形成されており、ピストンロッド２２の上下動を案内する役割を果たす。

貫通孔１３の上部はキャップ３０の突出部３１を案内する役割を果たし、当該上部の直径は突出部３１の直径と同じである。貫通孔１３の中央付近に位置する内筒１６の上端は、ピストンロッド２２の爪部２２ａと係合してピストン２０を固定する役割を果たし、以下ではこの部分を爪受部１７という。

下部空間１５には、ピストン２０と、このピストン２０に付勢力を与える圧縮ばね（付勢部材あるいは弾性部材。以下では単に「ばね」という）４０と、このばね４０を下方から支える環状のばね台（支持台）５０とが収容される。また、下部空間１５の内壁には、ばね台５０を上下方向に所定の範囲だけスライドさせるための複数のガイド６０が設けられている。

各ガイド６０は筐体１１の下端から内筒１６の下端の付近にかけて延びているが、ガイド６０のおよそ下半分の領域（ガイド６０の下部）は、残りの上半分における領域（ガイド６０の上部）よりも太くなっている。一方、ばね台５０の外周には、ガイド６０の上部と噛み合うための切り欠き（図示せず）が形成されている。したがって、ばね台５０はガイド６０の上部においてのみ上下方向にスライド可能になっている。ばね４０は、内筒１６を囲むように下部空間１５内に収容される。ばね４０のその上端は仕切壁１２の下面に取り付けられ、その下端はばね台５０の上面に当たっている。本実施形態では、図５に示されるように、ばね４０として円柱コイルばねを用いてもよい。

ピストン２０は、ばね４０及びばね台５０が下部空間１５に収容された後に下部空間１５に収容される。ここで、ピストン板２１の直径は、ガイド６０の下部で制限される筐体１１の内径と略同じである。また、ピストン板２１の直径はばね台５０の内径よりも大きいので、ピストン板２１は常にばね台５０よりも下に位置することになる。

ピストン２０は、下部空間１５内において、ばね４０の付勢力に抗した状態で固定させることが可能である。アプリケータ１０の初期状態にあるとき（図５参照）にばね４０の付勢力に逆らってピストン板２１を筐体１１の外側から押すと、各ピストンロッド２２の爪部２２ａが内筒１６を抜けて、図６に示すように爪受部１７に引っ掛かる。これによりピストン２０がばね４０の付勢力に抗した状態で固定される。

一方、キャップ３０は、突出部３１が仕切壁１２と対向するかたちで、上部空間１４内に収容される。キャップ３０の全体がこのように収容されると、その端部に環状部材１１ａが取り付けられ、これにより、キャップ３０の筐体１１外への飛び出しが防止される。

上部空間１４内でキャップ３０の位置を固定させることはしないので、キャップ３０は上部空間１４内において筐体１１の延び方向（上下方向）に沿って自由に移動できる。したがって、ばね４０の付勢力に抗した状態で固定されているピストン２０の上方にキャップ３０が位置するようにアプリケータ１０を傾けた場合には、図６に示すように、キャップ３０の突出部３１はピストン２０の爪部２２ａに接触する。すなわち、キャップ３０は、ピストン２０が爪部２２ａにより固定されているときに突出部３１がその爪部２２ａに接触可能なように、上部空間１４内において筐体１１の延び方向に沿って移動自在に設けられる。

ばね４０の付勢力により作動するピストン２０のエネルギーに関するパラメータとして、横弾性係数、線径、巻き数、平均コイル径、ばね４０を自然長からどれくらい縮めるかを示す距離、ピストンの速度、ばねの質量、及びピストンの質量が挙げられる。

横弾性係数はばねの材料によって定まり、ステンレスであれば６８５００Ｎ／ｍｍ^２、ピアノ線（鉄）であれば７８５００Ｎ／ｍｍ^２である。他のパラメータの想定値は次の通りである。すなわち、線径は０．１〜５ｍｍ、巻き数は１〜２０、平均コイル径は１〜３０ｍｍ、距離は１〜１００ｍｍ、速度は０．１〜５０ｍ／ｓ、ばねの質量は０．１〜５ｇ、ピストンの質量は０．１〜２０ｇである。本実施形態では、ピストンの質量は１．５ｇ以下でもよい。

上記のパラメータを用いて、ばね及びピストンに関する理論式は次のように定義される。式（１）はばね定数、ばねの形状、及び材料の関係を示し、式（２）はばねの質量と寸法との関係を示す。また、式（３）はばねエネルギーと運動エネルギーとの関係を示し、式（４）はピストンの速度、エネルギー、及び質量の関係を示す。下記式において、Ｇは横弾性係数（Ｎ／ｍ^２）、ｄは線径（ｍ）、ｎは巻き数、Ｄは平均コイル径（ｍ）、ｋはばね定数（Ｎ／ｍ）、ｘは距離（ｍ）、ｖは速度（ｍ／ｓ）、ｌは伸長時のばねの長さ（ｍ）、ρは密度（ｋｇ／ｍ^３）、ｍはばねの質量（ｋｇ）、Ｍはピストンの質量（ｋｇ）である。なお、本明細書においては、上記運動エネルギーは、微小突起（マイクロニードル）が皮膚に穿刺される時のエネルギー（穿刺エネルギー）と同じエネルギーであるとみなす。

アプリケータ１０の寸法は、マイクロニードルアレイの寸法に応じて次のように決めることができる。もっとも、寸法の決め方は下記に限定されるものではない。

筐体１１の下側開口部の形状をマイクロニードルアレイの形状に合わせ、当該開口部の最小内径をマイクロニードルアレイの外径に合わせれば、アプリケータ１０の寸法をマイクロニードルアレイの寸法に応じて小型化することができる。また、このように下側開口部を成型すれば、アプリケータ１０をマイクロニードルアレイ上に位置決めする際に、マイクロニードルアレイに対してアプリケータ１０が径方向（幅方向）にずれないので、マイクロニードルアレイと平行な位置関係を維持したままピストン２０をマイクロニードルアレイに当てることができる。これにより、穿刺を確実に行うことができる（穿刺の再現性が高まる）。

アプリケータの材料も限定されないが、ばね４０の付勢力を維持できる強度を持つ材料が望ましい。例えば次のような材料を用いることができる。まず、筐体１１やキャップ３０の材料として、ＡＢＳ樹脂やポリスチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール（ＰＯＭ）などの合成又は天然の樹脂素材等の他、シリコン、二酸化ケイ素、セラミック、金属（ステンレス、チタン、ニッケル、モリブデン、クロム、コバルト等）を用いてもよい。また、ピストン２０は、マイクロニードルアレイと同じ材料を用いて作製してもよい。

ピストン板２１と同様に、筐体１１及びキャップ３０にも空気孔を設けてもよい。これにより、キャップ３０の空気抵抗を少なくしたり、アプリケータ１０を軽くしたりすることができる。

次に、図７を用いて、アプリケータ１０と共に用いられるマイクロニードルアレイ９０の構造を説明する。図７はマイクロニードルアレイ９０の斜視図である。

マイクロニードルアレイ９０は基板９１と、その基板９１上に二次元状に配置された複数の微小突起（針、すなわちマイクロニードル）９２とを備えている。

基板９１は、微小突起９２を支持するための土台である。図７では矩形の基板９１を示しているが、基板９１の形状はこれに限定されず、例えば円形であってもよい。微小突起９２は、基板９１の表面上において千鳥状（互い違い）に略等間隔に配列されている。基板９１に複数の貫通孔を設け、当該貫通孔を通じて基板９１の背面から生理活性成分を投与するようにしてもよい。基板９１の面積は０．５ｃｍ^２〜１０ｃｍ^２であってもよいし、１ｃｍ^２〜５ｃｍ^２であってもよいし、１ｃｍ^２〜３ｃｍ^２であってもよい。この基板９１を数個つなげることで所望の大きさの基板を構成するようにしてもよい。

微小突起９２は、基板９１と接続する底部から先端部に向けて細くなるテーパ状の構造物である。微小突起の先端は尖っていてもよいし、尖っていなくてもよい。図７では円錐状の微小突起９２が示されているが、四角錐などの多角錐状の微小突起を用いてもよい。微小突起９２の高さ（長さ）は２０〜４００μｍであってもよいし、５０〜３００μｍであってもよい。

微小突起９２は、一つの列において１ｍｍ当たり１〜１０本取り付けられる。また、列同士の間隔は、一列内の隣接する微小突起９２の間隔と実質的に等しい。したがって、微小突起９２の密度（針密度）は１００〜１００００本／ｃｍ^２である。針密度の下限は２００本／ｃｍ^２でもよいし、３００本／ｃｍ^２でもよいし、４００本／ｃｍ^２でもよいし、５００本／ｃｍ^２でもよい。針密度の上限は５０００本／ｃｍ^２でもよいし、２０００本／ｃｍ^２でもよいし、８５０本／ｃｍ^２でもよい。

基板９１および／または微小突起９２上には、活性成分によるコーティングが施される。コーティングは、活性成分を含むコーティング液が微小突起９２および／または基板９１の一部又は全面に固着化されたものである。ここで、「固着化された」とは、コーティング液が対象物にほぼ一様に付着している状態を保つことをいう。コーティングは微小突起９２の頂点を含む所定の範囲に施される。この範囲は微小突起９２の高さによって変動するが、０〜５００μｍでもよいし、１０〜５００μｍでもよいし、３０〜３００μｍでもよい。コーティングの厚さは５０μｍ未満でもよいし、２５μｍ未満でもよいし、１〜１０μｍでもよい。コーティングの厚さは、乾燥後に微小突起９２の表面にわたって測定される平均の厚さである。コーティングの厚さは、コーティング担体の複数の被膜を適用することにより増大させること、すなわち、コーティング担体固着後にコーティング工程をくり返すことで増大させることができる。

次に、図８，９をさらに用いてアプリケータ１０の使用方法を説明する。図８は、アプリケータ１０を使用する際に補助具Ｈを用いる場合を説明するための図である。図９はアプリケータ１０の使用方法を説明するための図である。

アプリケータ１０の初期状態は図５に示す通りである。まず、初期状態にあるピストン２０を指でアプリケータ１０の内側に向けて押し、ピストン２０をばね４０の付勢力に抗した状態で固定させる。なお、ピストン２０は手で押し上げてもよいし、図８に示すように、補助具Ｈを用いてピストン２０を押し上げてもよい。なお、この補助具Ｈの形状は図８の例に限定されるものではない。ピストン２０が固定されたアプリケータ１０は図６に示す状態となる。内筒１６の内壁は、上端（爪受部１７）に向けて細くなるテーパ状に形成されているので、利用者は少ない力で爪部２２ａを爪受部１７に係合させて簡単にピストン２０を固定させることができる。また、利用者は「カチッ」という音で固定の完了を知ることができる。内筒１６のテーパ形状の傾きを調整することで、ピストン２０を固定する際の力の入れ具合を強くさせたり弱くさせたりすることができる。

続いて、図９に示すように、そのアプリケータ１０を、皮膚Ｓに当てたマイクロニードルアレイ９０上に位置決めして保持し、キャップ３０を指でアプリケータ１０の内側に向けて押す（矢印Ａの方向に押す）。なお、アプリケータ１０を位置決めする前に、図９に示すようにマイクロニードルアレイ９０をカバー剤Ｃにより皮膚に貼り付けていてもよい。

キャップ３０を押すと、その下面に設けられた突出部３１が各ピストンロッド２２の爪部２２ａを貫通孔１３の中心に向けて押し出すので、爪部２２ａの爪受部１７に対する係合が外れる。その結果、ピストン２０の固定状態が解除され、ピストン２０がばね４０の付勢力によりアプリケータ１０の外側に向かって移動する。ばね台５０はガイド６０の上部でしかスライドしないので、ピストン２０は、ガイド６０の上部に沿った区間（第２の区間）でのみ、ばね台５０を介してばね４０の付勢力を受けながら移動する（ピストン２０は第２の区間においてばね台５０に押される）。そして、ばね台５０が第２の区間の下端で止まった後は、ピストン２０はガイド６０の下部に沿った区間（第１の区間）においてばね４０の付勢力を受けることなく移動する。そして、ピストン２０はアプリケータ１０の下端においてマイクロニードルアレイ９０に衝突する（図９参照）。

このように、突出部３１は、ばね４０の付勢力に抗した状態で固定されたピストン２０を解放するための解放機構であるといえる。突出部３１にはすり鉢状の凹部３２が形成されているので、すり鉢形状に沿って爪部２２ａが引き込まれ、一定の力がキャップ３０に付与されたときのみにピストン２０（アプリケータ１０）が作動する。したがって、誰が投与しても一定の衝撃力を与えるため、穿刺を確実に行うことができる（穿刺の再現性が高まる）。

凹部３２の形状と爪部２２ａの形状とを変えることで、ピストン２０を解放するために必要な力を調整することができる。例えば、爪部２２ａのテーパ形状の傾きを急にし、それに対応して凹部３２のすり鉢形状の傾きを調節すれば、小さい力でピストン２０を固定状態から解放することができる。

上記の衝突により、ばね４０の付勢力がピストン２０を介してマイクロニードルアレイ９０に伝わり、微小突起９２が皮膚を穿孔する。そして、マイクロニードルアレイ９０に塗布されていた活性成分がその微小突起９２を介して体内に投与される。

このようにアプリケータ１０を使用した後にピストン２０をアプリケータ１０の内側に向けて押せば、ピストン２０をばね４０の付勢力に抗した状態で再び固定させることができる。したがって、アプリケータ１０は何度でも使用することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、穿刺に必要な付勢力をマイクロニードルアレイ９０に伝えるピストン２０が非常に軽いので、利用者がアプリケータ１０の作動時に感じる衝撃は小さい。したがって、当該利用者はアプリケータ１０を用いた投与を安心して受けることができる。一方で、ピストン２０の運動量と微小突起９２の針密度とを適切に設定することで、利用者に恐怖感を与えないようにピストン２０を軽くした場合でも、活性成分を効率的に投与することができる。

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はそれらに何ら限定されるものではない。下記の実施例では、ピストンの質量及び運動量と、微小突起（マイクロニードル）の針密度とについていくつかの例が示されている。

上記実施形態に記載のアプリケータ及びマイクロニードルアレイを用いて穿刺性能を評価した。アプリケータが備えるばねは、伸びた状態において２０ｍｍ程度（伸びた状態のばねの高さを「自由高さ」ともいう。）となり、縮んだ状態において１０ｍｍ程度となる円柱コイルばねであった。穿刺性能は、マイクロニードルアレイを用いてヒト皮膚（ｉｎ ｖｉｔｒｏ）に対してオバアルブミン（Ｏｖａｌｂｕｍｉｎ：ＯＶＡ）を投与し、ヒト皮膚へのＯＶＡの移行量を求めることで評価した。ここで、移行量とは、微小突起に固着されたＯＶＡのうち皮膚に投与された分の量である。

質量が互いに異なる４種類のピストンを用意し、その質量の内訳は、０．９８０２ｇ、１．１９０６ｇ、１．６５０９ｇ、２．８６０３ｇであった。また、各ピストンについて様々な運動量Ｐを得るために、ばね定数が互いに異なる複数種類のばねを用意した。ここで、ピストンの運動量Ｐ（Ｎｓ）は、ｍをピストンの質量（ｋｇ）、ｖをピストンの速度（ｍ／ｓ）として、Ｐ＝ｍｖで示される。このピストンの運動量Ｐは、微小突起（マイクロニードル）がヒト皮膚に衝突する際の穿刺エネルギーの指標となる。

一方、マイクロニードルアレイについては、ポリ乳酸製のものを３種類（アレイＡ，Ｂ，Ｃ）用意した。いずれのマイクロニードルアレイにおいても、各微小突起の高さは５００μｍであり、その先端の平坦部の面積は６４〜１４４μｍ^２であった。また、いずれのマイクロニードルアレイにおいても、各微小突起にＯＶＡを塗布した際のコーティング範囲は、当該微小突起の頂点を含む約１８０μｍの範囲であった。３種類のマイクロニードルアレイの間で異なるのは、微小突起の本数、基板の面積、針密度、及びＯＶＡの初期含量（総量）であり、具体的な値は表１の通りである。

微小突起にＯＶＡがコーティングされた状態のマイクロニードルアレイをヒト皮膚上に静置し、当該マイクロニードルアレイに対してアプリケータを位置決めした後、アプリケータを作動させてピストン板をマイクロニードルアレイに衝突させることで、ＯＶＡをヒト皮膚に投与した。ＯＶＡの投与後にヒト皮膚から剥離したマイクロニードルアレイをリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）に浸すことでＯＶＡを抽出し、抽出したＯＶＡの量を初期の塗布量から差し引くことにより移行量及び移行率を求めた。また、作動したピストンの速度をキーエンス社製のＬＫ−Ｈ１５０というレーザ変位計で計測した。このような実験をピストン、ばね、及びマイクロニードルアレイの様々な組合せに対して行うことで、図１０，１１に示す結果が得られた。

図１０のグラフは、基板面積が１．１３ｃｍ^２で微小突起が６４０本であるマイクロニードルアレイ（すなわちアレイＡ）において、ピストン及びばねの組合せを様々に変えながら求めたＯＶＡの移行率を、ピストンの運動量との関係で示している。このグラフにおいて破線で囲まれた領域Ｐが、移行率が良好な領域である。この領域Ｐは、ピストン質量が１．５ｇ以下であり、且つピストンの運動量が０．００８３（Ｎｓ）以上０．０１５（Ｎｓ）である場合にほぼ対応している。

図１１のグラフは、基板面積が１．１３ｃｍ^２で微小突起が６４０本であるマイクロニードルアレイ（すなわちアレイＡ）において、ピストン及びばねの組合せを様々に変えながら求めたＯＶＡの移行率を、運動エネルギー密度との関係で示している。すなわち、図１１のグラフは、図１０の横軸を運動エネルギー密度に変えたものである。移行率と運動エネルギー密度とは一対一に対応する（比例関係を示しほぼ同一直線上にデータがプロットされる）と予測されたが、図１１に示されるように、同じ運動エネルギー密度であってもピストン質量及び速度によって移行率が異なることがあることが見出だされた。具体的には、重いピストンが低速でマイクロニードルアレイに衝突する場合よりも、軽いピストンが高速でマイクロニードルアレイに衝突する場合の方が、高い移行率が得られることが見出だされた。

図１２のグラフは、質量が１．１９０６ｇであるピストンに対して、マイクロニードルアレイ及びばねを変えながら求めたＯＶＡの移行量を示している。このグラフから、針密度が５００本／ｃｍ^２以上である場合（アレイＡ，Ｃを用いた場合）に移行量が良好であることがわかった。また、針密度が５００本／ｃｍ^２以上である場合に、移行量がピストンの運動量に比例することを確認できた。

以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

上記実施形態ではピストン２０が移動区間の一部においてばね４０の付勢力を受けることなくマイクロニードルアレイへと移動したが、ピストンは移動区間の全体において（すなわち、作動中の間ずっと）付勢力を受け続けてもよい。例えば、図１３に示すように、ピストン板１２１の上面にばね（付勢部材）１４０の下端が当たるアプリケータ１００にも本発明を適用できる。この場合には、上記のアプリケータ１０と同様にキャップ１３０が押されることでピストン（伝達部材）１２０が作動すると、ピストン１２０はアプリケータ１００の下端に至るまでばね１４０に押され続ける。

また、図１４，１５に示すアプリケータ２００に本発明を適用してもよい。アプリケータ２００は本体２１１及びキャップ２３０を備えており、本体２１１は、マイクロニードルアレイにばね２４０の付勢力を伝えるピストン２２０を収容している。ピストン２２０は、ばね２４０により作動する棒状部材２２２と、その棒状部材２２２の下端部に設けられた伝達板（伝達部材）２２１とから成る。ただし、伝達板２２１は棒状部材２２２に固定されているのではなく、棒状部材２２２の軸方向の遊びを持たせた状態で当該棒状部材２２２に引っ掛かっている。したがって、ばね（付勢部材）２４０によりピストン２２０が作動すると、最初は棒状部材２２２及び伝達板２２１が一体となって下方に移動するが、その後、棒状部材２２２の下端はアプリケータ２００の下端よりも上の部分で止まる一方で、伝達板２２１はアプリケータ２００の下端まで落下し続け、ばね２４０の付勢力をマイクロニードルアレイに伝える。なお、このアプリケータ２００の詳細については、本出願人が先に出願した特願２０１１−１６４７２３号の明細書を参照されたい。

上記実施形態では付勢部材としてばねを用いたが、付勢部材はこれに限定されない。例えば、圧縮ガスの噴射によりピストンをマイクロニードルアレイに衝突させる機構を付勢部材として採用してもよい。

上記実施形態では、マイクロニードルアレイ９０がアプリケータ１０と別体であったが、マイクロニードルアレイ９０がアプリケータ１０と一体化されていてもよい。具体的には、マイクロニードルアレイ９０が、ピストン板２１の表面（ピストンロッド２２とは反対側の面）と一体となっていてもよい。マイクロニードルアレイ９０とピストン板２１とが一体であるとは、マイクロニードルアレイ９０がピストン板２１に接着剤等によって接着されている場合や、マイクロニードルアレイ９０が爪部材等によってピストン板２１に機械的に嵌合されている場合や、ピストン板２１に微小突起（マイクロニードル）が一体成形等により直接形成されている場合などが含まれる。

１０…アプリケータ、１１…筐体、２０…ピストン、３０…キャップ、４０…ばね、９０…マイクロニードルアレイ、９２…微小突起（マイクロニードル）、１００…アプリケータ、１２０…ピストン、１３０…キャップ、１４０…ばね、２００…アプリケータ、２２０…ピストン、２３０…キャップ、２４０…ばね。

Claims (4)

1. 皮膚にマイクロニードルを適用させるためのアプリケータであって、
   針密度が５６６本／ｃｍ ^２ である前記マイクロニードルを有するマイクロニードルアレイに付勢部材の付勢力を伝える伝達部材を備え、
   前記伝達部材の質量が０．９８０２ｇ以上１．１９０６ｇ以下であり、
   前記付勢部材の付勢力により作動した前記伝達部材の運動量が０．００８３（Ｎｓ）以上０．０１５（Ｎｓ）以下である、アプリケータ。
2. 前記付勢部材が弾性部材であり、
   前記皮膚に向かって移動する前記伝達部材の移動区間の一部である第１の区間において、該伝達部材が前記弾性部材の付勢力を受けることなく移動する、請求項１に記載のアプリケータ。
3. 前記弾性部材を支持するとともに、前記第１の区間とは異なる第２の区間において前記付勢力を前記伝達部材に伝える支持台をさらに備え、
   前記付勢力により前記伝達部材を押していた前記支持台が前記第２の区間の一端において止まることで、該伝達部材が前記第１の区間において前記付勢力を受けることなく移動する、請求項２に記載のアプリケータ。
4. 前記付勢部材は円柱コイルばねである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアプリケータ。

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