JP6421393B1 - マイクロニードルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高分子を主成分とする被加工物を用いて中空のマイクロニードルを製造することができる。【解決手段】本発明のマイクロニードルの製造方法は、位置決め用の貫通孔に細い棒状部材を貫通させ、液状又は半液状の液状高分子化合物に前記棒状部材を貫通させた状態でマイクロニードルの形状を決定する成形ステップと、前記高分子化合物を固化させる固化ステップと、前記棒状部材を引き抜く引抜ステップとを有することを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、例えば生体吸収高分子材料を使用した中空タイプのマイクロニードルの製造方法に好適なものである。

近年、美容目的などで、生体吸収高分子などの高分子化合物を使用したマイクロニードルが広く知られている。（例えば特許文献１参照）。

特許第５４９５０３４号

しかしながら、上述したマイクロニードルは、目的物質をそのままマイクロニードル化するため、使用可能な目的物質に制限があるため、高分子化合物を使用した中空タイプのマイクロニードルが要望されている。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、高分子化合物を使用した中空タイプのマイクロニードルの製造方法を提供するものである。

かかる課題を解決するため、本発明のマイクロニードルの製造方法は、 貫通孔に細い棒状部材を貫通させ、液状又は半液状の液状高分子化合物に前記棒状部材を貫通させた状態でマイクロニードルの形状を決定する成形ステップと、
前記高分子化合物を固化させる固化ステップと
前記棒状部材を引き抜く引抜ステップとを有することを特徴とする。

本発明は、高分子化合物を使用した中空タイプのマイクロニードルの製造方法を実現できる。

従来のマイクロニードルの製造方法の概略図である。 第１の実施の形態におけるモールド型と棒状部材の構成を示す概略図である。 第１の実施の形態における貫通孔への棒状部材の貫通を示す概略図である。 第１の実施の形態における棒状部材の引抜きの説明に供する概略図である。 第１の実施の形態におけるマイクロニードルシートの構成を示す概略図である。 第２の実施の形態における貫通孔への棒状部材の貫通（１）を示す概略図である。 第２の実施の形態における被加工物の成形（１）を示す概略図である。 第２の実施の形態における被加工物の成形（２）を示す概略図である。 第２の実施の形態におけるマイクロニードルシートの構成を示す概略図である。 マイクロニードルの製造方法の説明に供するフローチャートである。

＜第１の実施の形態＞
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

近年、美容や医療用途において、皮膚をできるだけ傷付けないように目的物質である美容成分や薬剤を皮膚に注入することを目的として、直径が小さい微小突起でなるマイクロニードルが提案されている（例えば特許第５４９５０３４号参照）。図１に示すように、このマイクロニードルＰ１は、金型などのモールド型Ｐ９を使用してパターンを転写することにより形成される。一般的に、マイクロニードルＰ１は、シート状の台座部Ｐ３に複数形成される。

このマイクロニードルでは、マイクロニードルそのものが目的物質を含んでおり、皮膚に刺さったマイクロニードルがそのまま体内に吸収される。しかしながら、マイクロニードルに含有させることができる目的物質の種類や量に制限がある。

そこで、本願発明人は、マイクロニードルに孔を形成し、当該孔を通じて目的物質を体内に注入するマイクロニードルの製造方法を見出した。

図２に示すように、本発明のマイクロニードルの製造方法では、マイクロニードルの転写パターンを有するモールド型１と、棒状部材５と、スペーサ９とが使用される。モールド型１では、マイクロニードルの転写パターンである突起用凹部２と、当該突起用凹部２に通じモールド型１の底面（突起用凹部２の対向面）へと抜ける貫通孔３を有している。この貫通孔３は、全ての突起用凹部２に対して１つずつ設けられている。モールド型１の材質に制限はなく、金属、木材及び樹脂材料など、公知の種々の材質を使用することができる。

棒状部材５は、貫通孔３の位置に合わせて形成された複数の棒部６と、平面状の板部７とを有しており、板部７から棒部６が突出するように固着されている。板部７及び棒部６の材質に制限はなく、金属、木材及び樹脂材料など、公知の種々の材質を使用することができる。例えば棒部６は、ねじなどの留め金によって板部７に固定されている。

スペーサ９は、棒状部材５及びモールド型１の間に挟まれることが想定されており、棒状部材５及びモールド型１の間に所定の隙間空間を形成することを目的としている。スペーサ９は、棒状部材５及びモールド型１から取り外すことができるフリー状態で存在する。

図３に示すように、まず、モールド型１に対して棒状部材５が挿入されると共に、棒状部材５及びモールド型１の間にスペーサ９が挟まれる。この結果、棒状部材５及びモールド型１の間に一定の隙間空間を残した状態で、棒状部材５がモールド型１の貫通孔３を突き抜け、モールド型１から突出する。

図４に示すように、棒状部材５が挿入されたモールド型１に対し、被加工物１０が充填される。被加工物１０は、液状又は半液状の状態で充填される。なお、液状又は半液状とは、充填時の温度における粘度が１０〜３００００ｍＰａ・ｓ／６０ｒｐｍであることをいい、流動性の高い液体からチキソ性の高いジェル状の状態のものを含む。そして棒状部材５が被加工物１０から突き出た状態で固化される。固化の方法としては、特に制限はなく、加温されて液状化した被加工物１０の冷却や、低分子の被加工物１０が架橋剤や硬化剤によって化学反応（高分子化）することによる硬化、結晶化、溶媒成分の蒸発などにより被加工物１０が固化される。

固化した状態の被加工物１０としては、高分子化合物を主成分とする。本明細書において、高分子化合物とは、平均分子量Ｍｗが５０００以上の有機化合物を意味する。主成分とは、被加工物における化学的骨格を担うことをいい、好ましくは高分子化合物が被加工物全体の５０重量％以上である。但し、水や有機溶剤など、平均分子量Ｍｗが３００未満の溶媒成分は全体重量に含めない。例えば、ヒアルロン酸ナトリウムやコラーゲン、セルロースなどのように、水分子など特定の分子（溶媒成分）を抱き込む性質がある場合、これらの溶媒成分を全体重量に含めないものとする。高分子化合物としては、Ｔｇ（ガラス転移点）が５０℃以上、より好ましくは７０℃以上であることが好ましい。Ｔｇが低いと、常温での取り扱いがしづらくなるからである。

高分子化合物としては、１種類のみ含有しても良く、２種類以上混合しても良い。なお、この主成分の割合は、被加工物の全加工工程終了後の重量であり、微少突起の形成後の乾燥工程で意図して蒸発させる、いわゆる溶媒成分を含まない。すなわち、被加工物の加工終了後における割合である。

高分子化合物としては、既知の化合物（合成高分子及び天然高分子）を使用することができる。例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）や、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレンなど、種々のプラスチック材料の他、生体吸収高分子を使用することができる。

生体吸収高分子としては、既知の化合物（合成高分子及び天然高分子）を使用することができる。例えば、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ−εカプロラクトン、ポリ−ρ−ジオキサン、ポリリンゴ酸などのエステル化合物、ポリ酸無水物などの酸無水物、ポリオルソエステルなどのオルソエステル化合物、ポリカーボネートなどのカーボネート化合物、ポリジアミノホスファゼンなどのホスファゼン化合物、合成ポリペプチドなどのペプチド化合物、ポリホスホエステルウレタンなどのリン酸エステル化合物、ポリシアノアクリレートなどの炭素−炭素化合物、ポリ−β−ヒドロキシ酪酸、ポリリンゴ酸などのエステル化合物、ポリアミノ酸、キチン、キトサン、ヒアルロン酸、ヒアルロン酸ナトリウム、ペクチン酸、ガラクタン、デンプン、デキストラン、デキストリン、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、セルロース化合物（エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース）、ゼラチン、寒天、ケルトロール、レオザン、キサンタンガム、プルラン、アラビアゴムなどのグリコシド化合物（多糖類）、コラーゲン、ゼラチン、フィブリン、グルテン、血清アルブミンなどのペプチド化合物（ペプチド、タンパク質）、デオキシリボ核酸、リボ核酸などのリン酸エステル化合物（核酸）、ポリビニルアルコールなどのビニル化合物などが挙げられる。

固化後、モールド型１から被加工物１０が離型され、成形品となる。ここで、仮に棒状部材５が挿入されたまま被加工物１０を離型しようとすると、被加工物１０が変形したり、棒部６が折れてしまう恐れがある。そこで本発明では、棒状部材５を引き抜いてから被加工物１０の離型を行う。

ここで、液状又は半液状の状態における被加工物１０が棒部６の表面における細かい凹凸に入り込むなどして互いに親和性が高くなっており、これらを引き剥がすのにある程度の力を要する。仮に、棒状部材５をモールド型１から離隔する方向に引っ張ると、初期の強い力で勢い良く棒状部材５を引っ張ることになり、被加工物１０が硬い場合には途中で棒状部材５が折れてしまう危険性が生じる。また、被加工物が柔らかい場合には、棒部６に付着した被加工物１０によって孔の先端が塞がれてしまう恐れもある。

そこで、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、棒状部材５をモールド型１から引き抜く場合には、まずスペーサ９を取り除き、棒状部材５をモールド型１側に一旦移動させてから、棒状部材５をモールド型１から引き抜く。

これにより、まず棒部６と被加工物１０の親和性を無くすと共に、被加工物１０の付着物を反対側に押しだし、後は小さい力でゆっくりと棒状部材５をモールド型１から引き抜くことが可能となる。

そしてモールド型１から被加工物１０を離型することにより、成形品としてのマイクロニードルシート１１を製造することができる。このマイクロニードルシート１１は、マイクロニードル１２を皮膚に刺すことにより、医療又は美容目的での注射針などに使用されることが想定されている。

注射針として使用される場合、マイクロニードルシート１１は、必要に応じて所定のサイズにカットされた後、目的物質が入ったアプリケータが底面１１Ｂ側に装着されると共に、使用時以外において目的物質が漏れないよう、人体に刺されたときに簡単に溶けるキャップ（図示しない）が孔１１Ｃにおける先端１１Ａ側に装着される。

このように、モールド型１と棒部６とを取り外し可能に構成することにより、モールド法を使用して中空タイプのマイクロニードルシート１１を簡易に製造することが可能である。また、モールド型１に突出部を形成せずに済み、モールド型１の製造コストや耐久性を向上させることができる。更には、中空形成としてのサイズ、位置などの自由度を持たせる事が可能となる。

＜第２の実施の形態＞
次に、図６〜図９を用いて第２の実施の形態について説明する。なお、図１〜５を用いて説明した第１の実施の形態とは、被加工物に対する加工方法が相違している。なお、第１の実施の形態と対応する箇所に１００を加算した符号を附し、第１の実施の形態と同一箇所についての説明は省略する。

本実施の形態では、図６に示すように、板状の台座板１０１，１０３に貫通孔１０２，１０４がそれぞれ形成されている。台座板１０１，１０３は、成形品としてのマイクロニードルシート１１１（図９参照）においてシート部分を構成するものであり、その材質に制限はない。金属、樹脂材料など種々の材質を使用することができるが、被加工物１１０に対して濡れ性が高く、接着性が良好な材料が選択されることが好ましい。また、ぬれ性や接着性を向上させるため、台座板１０１，１０３の表面に凹凸を形成したり、プラズマ処理を施したり、アンカー剤、プライマー剤又は粘着剤などを塗布するなどして表面を改質することもできる。なお、台座板１０１の剛性が不足する場合には、台座板１０１と同様に貫通孔が形成された支持板を重ねて使用しても良い。

台座板１０１における貫通孔１０２上には、所定量の粘性を有する液体又は半液体状の被加工物１１０が粒状に配置される。また、台座板１０１上には、スペーサ１０９が配置される。なお、被加工物１１０の配置量は、マイクロニードルの体積の約２倍である。液体又は半液体状とは、常温（２５℃）における粘度が３００〜３００００ｍＰａ・ｓ／６ｒｐｍ、より好ましくは１０００〜２００００ｍＰａ・ｓであることをいい、流動性の高い液体からチキソ性の高いジェル状の状態のものを含む。台座板１０３の貫通孔１０４には、予め棒状部材１０５の棒部１０６が貫通され、台座板１０３と板部１０７が接触した状態にセットされている。

そして図７に示すように、被加工物１１０を突き抜けるようにして棒状部材１０５の棒部１０６が貫通され、スペーサ１０９による隙間空間を介して台座板１０１及び１０３が対向する。スペーサ１０９の高さは、台座板１０１及び１０３の両方に被加工物１１０が接触するように設定されている。

図８に示すように、台座板１０３をゆっくり引き上げる（又は台座板１０１を引き下げる）と、台座板１０１，１０３近傍の上下（根元）部分は太くなる一方、中心付近が細くなる。この状態で被加工物１１０を固化させ、棒状部材１０５を引き抜いた後、中心部分でカットすると、図９に示すように、マイクロニードル１１２を製造することができる。

また、中心部分が千切れるまで台座板１０３を引き上げて被加工物を固化させてから棒状部材１０５を引き抜くこともできる。この場合、中心部分でカットする工程が省略できる。液状又は半液状における被加工物１１０や、固化後の被加工物１１０の特性によって引き上げる速度や引き上げる距離を適宜選択することが可能である。

このように、第２の実施の形態では、２枚の台座板１０１，１０３で粒状の被加工物を挟むと共に、被加工物１１０のほぼ中心に形成された貫通孔１０２，１０４に対して棒状部材１０５を挿入し、２枚の台座板１０１，１０３を引き離すことにより、マイクロニードル１１２を形成するようにした。これにより、簡易な工程で中空のマイクロニードルシート１１１を製造することができる。

＜動作及び効果＞
以上の構成において、図１０に示すように、本発明のマイクロニードルの製造方法は、
ステップＳ１１（成形ステップ）において、貫通孔に細い棒状部材（棒状部材５）を貫通させ、液状又は半液状の液状高分子化合物（被加工物１０）に前記棒状部材を貫通させた状態でマイクロニードル（マイクロニードル１２）の形状を決定し、
ステップＳ１２（固化ステップ）において、前記高分子化合物を固化させ、
ステップＳ１３（引抜ステップ）において、前記棒状部材を引き抜くことを特徴とする。

これにより、予め貫通させた棒状部材を引き抜くだけで中空構造を形成することができるため、簡易な工程で中空タイプのマイクロニードルを製造できる。

前記成形ステップ及び前記固化ステップでは、
複数のマイクロニードルが同時に形成され、
前記棒状部材は、
前記複数のマイクロニードルに対応する複数の棒が板状部材に固定されている
ことを特徴とするに請求項１に記載のマイクロニードルの製造方法。

これにより、複数のマイクロニードルを同時に製造できるため、簡易な工程で大量生産が可能である。

前記成形ステップ及び前記固化ステップにおいて、
前記板状部材と前記貫通孔との間に隙間が形成され、
前記引抜ステップでは、
前記棒状部材を前記貫通孔に近づく方向へと移動させた後、前記棒状部材を前記固化された高分子化合物から引き抜くことを特徴とする。

これにより、隙間を利用して棒状部材を高分子化合物へ向かって押す方向へと一旦移動させてから棒状部材を引き抜くことができるため、棒状部材の引抜き動作を簡易にできる。

前記成形ステップでは、
マイクロニードルを形成するための凹部と当該凹部内に設けられた貫通孔とを有するモールド型に対し、前記貫通孔から突出するように細い棒状部材を貫通させて貫通モールド型を形成した後、前記貫通モールド型に前記液状高分子化合物を流し込むことを特徴とする。

これにより、棒状部材に対応する突出部分をモールド型と一体形成する必要がないため、簡易な構成で貫通モールド型を形成することができる。

固化した高分子化合物から前記棒状部材が抜かれたのち、前記固化した高分子化合物を成形品として前記貫通モールド型から外す成形品離型ステップを有することを特徴とする。

これにより、棒状部材がない状態で離型を行うため、棒状部材と相違する方向に力和加えた場合でも、棒状部材の破損や、棒状部材に起因する成形品の変形などを未然に防止することができる。

前記成形ステップでは、
台座板に形成された前記貫通孔上に前記液状高分子化合物を粒状にして配置し、前記棒状部材を前記貫通孔に貫通させた状態で、板状部材から前記棒状部材が突出した棒板部材を前記台座板に対向させて前記液状高分子化合物に接触させた後、前記棒板部材を引き上げることを特徴とする。

これにより、モールド型から離型する作業などが不要となり、マイクロニードルを簡易な工程で製造することができると共に、液状高分子化合物の粘性やチキソ性などの選択により、モールド型を使用した場合と比して先端をより細くすることが可能である。また、モールド型が不要であるため、製造工程に必要な道具が少なくて済み、大量生産に好適である。

前記成形ステップでは、
前記棒状部材と前記液状高分子化合物との間に、前記棒が貫通孔に貫通された状態の第２の台座板が配置されることを特徴とする。

これにより、上下で同じマイクロニードルシートを作製することができるため、マイクロニードルの大量生産が可能となる。

前記成形ステップでは、
前記液状高分子化合物が前記台座板と前記棒板部材との間で切れるまで前記板状部材を引き上げることを特徴とする。

これにより、中心をカットする工程が不要となり、工程を簡易にすることができると共に、マイクロニードルの先端を極めて細くすることができる。

前記固化ステップでは、
前記液状高分子化合物が前記台座板と前記棒板部材との間で繋がっている状態で前記液状高分子化合物を固化し、
前記引抜きステップの後に、前記台座板の中心近傍で固化した液状高分子化合物をカットすることを特徴とする。

これにより、マイクロニードルの先端の径を調整することができるため、マイクロニードルの強度の維持が可能となる。

前記液状高分子化合物は、
粘性のある液体又は半液状であることを特徴とする。

これにより、液状高分子化合物の粘性を利用して、マイクロニードルの先端部分をより長くすることが可能となる。

前記台座板は、
表面改質処理が施されていることを特徴とする。

これにより、液状高分子化合物の台座板表面に対するぬれ及び固化したマイクロニードルの台座板に対する密着性を調整することができる。

前記第１の台座板は、
前記マイクロニードルを接続するシート部として使用されることを特徴とする。

これにより、複数のマイクロニードルを有するマイクロニードルシートを簡易な工程で製造することができる。

＜他の実施の形態＞
なお上述実施形態では、スペーサ９を用いたが、本発明はこれに限らず、スペーサは必須でない。

本発明は、例えば注射用途でのマイクロニードルに適用することができる。

１ ：モールド型
２ ：突起用凹部
３，１０２，１０４ ：貫通孔
５，１０５ ：棒状部材
６，１０６ ：棒部
７，１０７ ：板部
９，１０９ ：スペーサ
１０，１１０ ：被加工物
１１，１１１ ：マイクロニードルシート
１１Ａ ：先端
１１Ｂ ：底面
１１Ｃ ：孔
１２，１１２ ：マイクロニードル
１０１，１０３ ：台座板

Claims (12)

1. 板状部材に固着された棒部を有する棒状部材における前記棒部を貫通孔に貫通させ、前記貫通孔が形成された貫通孔材と前記板状部材との間に隙間空間を形成し液状又は半液状の液状高分子化合物に前記棒部を貫通させた状態でマイクロニードルの形状を決定する成形ステップと、
   前記液状高分子化合物を固化させる固化ステップと、
   前記隙間空間を利用して前記板状部材を前記貫通孔材に近づく方向へと移動させた後、前記板状部材を前記貫通孔材から遠ざかる方向へ移動させて前記棒部を前記固化させた高分子化合物から引き抜く引抜ステップと
   を有することを特徴とするマイクロニードルの製造方法。
2. 前記成形ステップ及び前記固化ステップでは、
   複数のマイクロニードルが同時に形成され、
   前記棒状部材は、
   前記複数のマイクロニードルに対応する複数の棒部が前記板状部材に固定されている
   ことを特徴とするに請求項１に記載のマイクロニードルの製造方法。
3. 前記成形ステップ及び前記固化ステップにおいて、
   前記板状部材と前記貫通孔材との間にスペーサが配置されることにより、前記前記隙間空間が形成される
   ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロニードルの製造方法。
4. 前記成形ステップでは、
   マイクロニードルを形成するための凹部と当該凹部内に設けられた前記貫通孔を有する前記貫通孔材としてのモールド型に対し、前記貫通孔から突出するように前記棒部を貫通させて貫通モールド型を形成した後、前記貫通モールド型に前記液状高分子化合物を流し込む
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のマイクロニードルの製造方法。
5. 前記成形ステップでは、
   第１の台座板に形成された前記貫通孔上に前記液状高分子化合物を粒状にして配置し、前記棒部を前記貫通孔に貫通させた状態で、前記棒状部材を前記第１の台座板に対向させて前記液状高分子化合物に接触させた後、前記棒状部材を引き上げる
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のマイクロニードルの製造方法。
6. 第１の台座板に形成された前記貫通孔上に液状又は半液状の液状高分子化合物を粒状にして配置し、板状部材に固着された棒部を有する棒状部材における前記棒部を貫通孔に貫通させ、前記棒部を前記貫通孔に貫通させた状態で、前記棒状部材を前記第１の台座板に対向させて前記液状高分子化合物に接触させた後、前記棒状部材を引き上げることにより、前記液状高分子化合物に前記棒部を貫通させた状態でマイクロニードルの形状を決定する成形ステップと、
   前記液状高分子化合物を固化させる固化ステップと、
   前記棒部を前記固化させた高分子化合物から引き抜く引抜ステップと
   を有することを特徴とするマイクロニードルの製造方法。
7. 前記成形ステップでは、
   前記棒状部材と前記液状高分子化合物との間に、前記棒が前記貫通孔に貫通された状態の第２の台座板が配置される
   ことを特徴とする請求項６に記載のマイクロニードルの製造方法。
8. 前記成形ステップでは、
   前記液状高分子化合物が前記第１の台座板と前記棒状部材との間で切れるまで前記板状部材を引き上げる
   ことを特徴とする請求項６又は請求項７のいずれかに記載のマイクロニードルの製造方法。
9. 前記固化ステップでは、
   前記液状高分子化合物が前記第１の台座板と前記棒状部材との間で繋がっている状態で前記液状高分子化合物を固化し、
   前記引抜ステップの後に、前記第１の台座板及び前記棒状部材の中心近傍で固化した液状高分子化合物をカットする
   ことを特徴とする請求項６又は請求項７のいずれかに記載のマイクロニードルの製造方法。
10. 前記液状高分子化合物は、
    粘性のある液体又は半液状である
    ことを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれかに記載のマイクロニードルの製造方法。
11. 前記第１の台座板は、
    表面改質処理が施されている
    ことを特徴とする請求項６〜請求項１０のいずれかに記載のマイクロニードルの製造方法。
12. 前記第１の台座板は、
    前記マイクロニードルを接続するシート部として使用される
    ことを特徴とする請求項６〜請求項１１のいずれかに記載のマイクロニードルの製造方法。

Images