JP6372353B2 - 針状構造体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の針状構造体であって、前記凸部の一側面と前記針部の一側面とが、同一平面によって形成されていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の針状構造体を原版とし、該原版からの転写成型によって前記凸部に対応する凹部及び前記針部に対応する溝部を有する複製版を作製し、前記複製版からの転写成型によって針状構造体を作製することを特徴とする針状構造体の製造方法である。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の針状構造体の製造方法において、前記複製版からの転写成型によって作製する針状構造体を生体適合性材料で形成することを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項3記載の針状構造体の製造方法において、前記複製版に充填するための針状体形成材料をローラにより押し付け、且つ該ローラを前記凹部の延在方向と同一方向に移動しながらロール成型することを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、皮膚を穿孔するための針状構造体の製造方法であって、基板の表面部に対し、研削加工を用いて互いに平行な複数の第1の線状溝を第1の方向に沿って形成することにより、前記第1の方向に垂直に切った断面が三角形状の複数の凸部を形成する工程と、前記各凸部に対し、研削加工を用いて前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って互いに平行な複数の第2の線状溝を前記第1の線状溝よりも浅く形成することにより、複数の針部を形成し、針状構造体原版を得る工程と、前記針状構造体原版を原版として用い、該原版からの転写成型によって前記凸部に対応する凹部及び前記針部に対応する溝部を有する複製版を作製する工程と、前記複製版からの転写成型によって針状構造体を一体成形し、前記基板と前記凸部と前記針部を同一の形成材料から形成する工程と、を含むことを特徴とする針状構造体の製造方法である。
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の針状構造体の製造方法において、前記第1及び第2の線状溝を形成するための研削加工において、側面と先端面との間に傾斜面を有するダイシングブレードを用いたことを特徴とする。
<針状体原版の製造方法>
図1は、本発明の第1の実施形態に係わる針状構造体(針状体原版)の概略構成を示す斜視図である。
<針状体複製版の製造方法>
次に、上述の方法によって製造された針状体原版に充填層を形成し、充填層を針状体原版から剥離することで、針状体複製版を形成する。
<針状構造体の転写成型方法>
次に、上述の方法によって製造された針状体複製版に針状体形成材料を形成し、針状体形成材料を複製版から剥離することで、針状構造体を形成する。
本発明の針状構造体にあっては、針部15の高さh1は、100μm以上2000μm以下の範囲内であることが好ましい。針部の高さは、皮膚のどの部位まで穿孔するかといった目的に応じて適宜設計される。
また、凸部13の高さh2は、針部15の高さh1と凸部13の高さh2の合計をHとした際に、0.2×H以上0.8H以下の範囲内であることが好ましい。凸部の高さh2が0.2×Hに満たない場合には、本発明の針状構造体の効果を十分なものとすることができない場合がある。一方、凸部の高さh2が0.8×Hを上回る場合には、針状構造体の強度が低下する場合がある。
また、針部15の先端角は、X方向からの断面視した際の先端角θ1、Y方向から断面視した際の先端角θ2ともに、10°以上70°以下の範囲内であることが好ましい。さらに好ましくは、先端角θ1およびθ2ともに20°以上60°以下の範囲内であることが好ましい。針部の先端角は、皮膚への穿刺の具合を考慮して適宜設計される。
また、本発明の針状構造体の基板11の大きさは、1cm2以上であることが好ましい。さらに好ましくは5cm2以上であることが好ましい。本発明の針状構造体及び針状構造体の製造方法は基板の大きさを大きくした際に、より高い効果を発揮する。
図10に示した本発明の針状構造体(変形例1)は、針部は正四角錐だけでなく、針部の底面の幅の長さが異なる。
このとき、X方向から断面視した際の針部14の底面の幅L1は、Y方向から断面視した際の針部15の底面の幅L2よりも大きい(L1>L2)。
X方向から断面視した際の針部15の底面の幅L1をY方向から断面視した際の針部15の底面の幅L2以上とすることにより、さらに成形材料の充填を優れたものとすることができる。
図11に示した本発明の針状構造体(変形例2)は、Y方向から断面視した際の針部15側面と凸13部上面のなす角φ1が、Y方向から断面視した際の凸部13側面と支持基板11のなす角φ2よりも大きい(φ1>φ2)。
図11に示した針状構造体は、図9に示した針状構造体よりも作製工程数が増加するものの、成形材料の充填を優れたものとすることができる。皮膚への穿刺性を向上させることを目的として針部の先端角を小さくした場合、成形材料の充填性はさらに低下する。図11に示した針状構造体にすることにより、成形材料の充填性の低下という問題を解消することができる。
図12に示した本発明の針状構造体(変形例3)は、Y方向から断面視した際の針部15側面と凸部13上面のなす角φ1が、Y方向から断面視した際の凸部13側面と支持基板11のなす角φ2よりも小さい(φ1<φ2)。
図13に示した本発明の針状構造体(変形例4)は、Y方向から断面視した際の凸部13が長方形である。
図14に示した本発明の針状構造体(変形例5)は、Y方向から断面視した際の針部15の底面の幅L2が、Y方向から断面視した際の針部の底面の幅L3よりも小さい。
本発明の針状構造体において、Y方向から断面視した際の針部15の底面の幅L2は、L3×0.6以上L3以下の範囲内であることが好ましい。上記範囲外の場合は、本発明の効果を十分なものとすることができなくなる場合がある。
まず、針状体原版の製造工程について、前記図3を用いて説明を行う。本実施例1のダイシングブレードは、傾斜面を有する形状に加工されたものを使用した。ダイシングブレードの厚みは1mm、先端面が幅200μmであり、側面と傾斜面との成す角度が160°であった。傾斜面の傾斜角度は、最終的に形成される針状構造体の側壁角度を決定する。
最終的に形成される四角錐形状の針部の先端角度を40°とするために、本実施例におけるダイシングブレード先端部の傾斜面の傾きは160°を選択した。また、支持基板11としてアルミナ基板を用いた。
第1の線状溝12の側面の傾きは、ダイシングブレードの先端に形成された傾斜面の傾きに対応し、本実施例ではアルミナ基板11の表面と第1の線状溝12の側面との成す角度は110°となった。
列状の凸部13の高さは、324μm、根元の幅は236μm、先端角度は40°であった。
複製版は、実施例1で作製したニッケル製の複製版を用いた。
図5に示すように、複製版を加熱し、ロール成型法によって、針状体形成材料36あるポリプロピレン樹脂を、複製版20に充填した。充填する際に、列状の凹部23と同一方向にラミネータ装置を用いて加圧成型した結果、ポリプロピレン樹脂から成る針状構造体30を得た。得られたポリプロピレン樹脂製の針状構造体は、列状の凸部33上に、多数の針部35が配置されている針状構造体である。このとき、凸部33の高さh2は159μmとなった。針部35は、先端角θ1およびθ2が40°、高さh1が159μm、底辺の一辺の幅が115μmとなった。また、得られた針状構造体は、凸部33の一側面と針部35の一側面とが、同一平面によって形成されている。得られた針状構造体において、針部が先端まで成形されている様子が確認された。
微細な針部を必要とする様々な分野に適用可能であり、例えばMEMSデバイス、光学部材、創薬、化粧品、美容用途などに用いることも可能である。
11…アルミナ基板(支持基板)
12…第1の線状溝
13…凸部(補助パターン)
14…第2の線状溝
15…針部
20…針状体複製版
21…基板
23…溝部
25…凹部(補助パターン)
26…ニッケル膜(充填層)
30…針状構造体
31…基板
33…凸部
35…針部
36…エポキシ樹脂(針状体形成材料)
40,41,42…ローラ
Claims (7)
- 皮膚を穿孔するための針状構造体であって、
基板上に一方向に延在して形成された複数列の凸部と、
前記各凸部上に離間して形成された複数の針部と、
を具備し、かつ、
前記複数列の凸部が相互に平行に形成されており、かつ、
前記各凸部上に離間して形成された複数の針部が前記凸部の延在方向に沿って一列に形成されており、
前記基板と前記凸部と前記針部が同一の形成材料から形成される
ことを特徴とする針状構造体。 - 前記凸部の一側面と前記針部の一側面とが、同一平面によって形成されていることを特徴とする請求項1記載の針状構造体。
- 請求項1に記載の針状構造体を原版として用い、該原版からの転写成型によって前記凸部に対応する凹部及び前記針部に対応する溝部を有する複製版を作製し、前記複製版からの転写成型によって針状構造体を作製することを特徴とする、針状構造体の製造方法。
- 前記複製版からの転写成型によって作製する針状構造体を、生体適合性材料で形成することを特徴とする請求項3に記載の針状構造体の製造方法。
- 前記複製版に充填するための針状体形成材料をローラにより押し付け、且つ該ローラを前記凹部の延在方向と同一方向に移動しながらロール成型することを特徴とする請求項3記載の針状構造体の製造方法。
- 皮膚を穿孔するための針状構造体の製造方法であって、
基板の表面部に対し、研削加工を用いて互いに平行な複数の第1の線状溝を第1の方向に沿って形成することにより、前記第1の方向に垂直に切った断面が三角形状の複数の凸部を形成する工程と、
前記各凸部に対し、研削加工を用いて前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って互いに平行な複数の第2の線状溝を前記第1の線状溝よりも浅く形成することにより、複数の針部を形成し、針状構造体原版を得る工程と、
前記針状構造体原版を原版として用い、該原版からの転写成型によって前記凸部に対応する凹部及び前記針部に対応する溝部を有する複製版を作製する工程と、
前記複製版からの転写成型によって針状構造体を一体成形し、前記基板と前記凸部と前記針部を同一の形成材料から形成する工程と、
を含むことを特徴とする針状構造体の製造方法。 - 前記第1及び第2の線状溝を形成するための研削加工において、側面と先端面との間に傾斜面を有するダイシングブレードを用いたことを特徴とする請求項6に記載の針状構造体の製造方法。
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