JP6662296B2 - 経皮投薬用針集成体及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、経皮投薬用針集成体及びその製造方法に関し、特に、基板の表面に複数の微細針を一体成形してなる経皮投薬用針集成体及びその製造方法に関する。
皮膚上から薬剤を浸透させ体内に薬剤を投与する方法である経皮吸収法は、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が出来る方法として用いられているが、薬剤の種類によっては経皮吸収法での投与が困難な薬剤が存在する。これらの薬剤を効率よく体内に吸収させる方法として、ミクロンオーダーの微細な針状体(マイクロニードル)を用いて皮膚を穿孔し、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、従来の注射機器を用いることなく、簡便に薬剤を皮下投薬することが可能となる(特許文献1参照)。
この際に用いる微細な針状体の形状には、皮膚を穿孔するための十分な細さと先端角、及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ている。針状体は、直径が数μmから数百μmであり、長さが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長さ、具体的には数十μmから数百μm程度である錐形を有することが望ましいとされている。
より具体的には、針状体には、最外皮層である角質層を貫通することが求められる。角質層の厚さは皮膚における部位によっても若干異なるが、平均して20μm程度である。また、角質層の下にはおよそ200μmから350μm程度の厚さの表皮が存在し、さらにその下層には毛細血管が張り巡らされた真皮層が存在する。このため、角質層を貫通させ薬液を浸透させるためには少なくとも20μm以上の長さを有した針が必要となる。また、採血を目的とする針状体を製造する場合には、上記の皮膚の構成から少なくとも350μm以上の針の長さを有した針状体が必要となる。
また、針状体を組成する材料としては、仮に破損した針状体が体内に残留した場合でも、人体に悪影響を及ぼさない材料であることが必要であり、この材料としては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力視されている(特許文献2参照)。
また、体内への薬剤投与機構としては、薬剤を針の表面に塗りこれを穿刺することで薬剤を投与する機構や、中空針や薬液通過用の細孔を有した形状の針状体を用いて生体への貼付基板面、すなわち基板において生体に貼り付けられる面から薬剤を投与する機構が提案されている(特許文献3参照)。
さらに針状体の薬剤投与性能を向上させる方法として、針状部の側面に沿った溝加工を施すことで、化合物の送達を補助する手法が提案されている(特許文献4参照)。
米国特許第6,183,434号明細書 特開2005−21677号公報 特開2001−309977号公報 特表2004−516868号公報
しかしながら、特許文献4に示すように、針状部に溝加工を施した針状体だけでは、皮膚に対して針状体を穿刺する際に、全ての針を皮膚に対して均一に穿刺することは難しく、体内への薬物の送達を補助することには適さないという課題がある。これは、皮膚において、その平坦性が部位によって異なり、針状体を皮膚に穿刺する際に、針状体が有する基板の柔軟性が十分ではないことが要因となっている。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、皮膚に対する穿孔が可能な複数の微細針を有する基板が生体の皮膚における表面の形状に合わせて柔軟に追従変形できるようにした経皮投薬用針集成体及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための経皮投薬用針集成体は、第1の面及び該第1の面とは反対側の第2の面とを有する基板と、前記第1の面から前記第1の面に対し垂直に突出する複数の微細針と、を有する経皮投薬用の針集成体であって、前記基板は、前記第1の面と前記第2の面との少なくとも一方に位置する複数の溝を有し、前記複数の溝は、前記各微細針の軸線が生体の皮膚における表面上の法線と一致する方向に変位するように、前記基板を生体の皮膚の表面における形状に倣って追従変形させるように構成されている。
上記経皮投薬用針集成体において、前記微細針は、前記基板の前記第1の面において、前記第1の面の縦方向及び横方向に一定の間隔をおいてマトリクス状に配列され、前記複数の溝は、互いに隣接する前記微細針の間を第1方向に沿って延び、かつ、前記第1方向と直交する第2方向に沿って並ぶように、前記第1の面に位置する複数の溝を含み、前記第1方向は、前記第1の面の縦方向、横方向、及び斜め方向の少なくとも1つを含むことが好ましい。
上記経皮投薬用針集成体において、前記複数の溝は、第3方向に沿って延び、かつ、前記第3方向と直交する第4方向に沿って並ぶように、前記第2の面に位置する複数の溝を含み、前記第3方向は、前記第2の面における縦方向、横方向、及び斜め方向の少なくとも1つを含み、前記第1の面と対向する方向から見て、前記第2の面における溝の位置は、前記第1の面における溝の位置からずれていてもよい。
上記経皮投薬用針集成体において、前記複数の溝は、前記溝の延びる方向と直交する断面形状が、台形状である溝、矩形状である溝、三角形状である溝、半円状である溝、及び半楕円状である溝から選択される少なくとも一種類の溝を含んでもよい。
上記課題を解決するための経皮投薬用針集成体の製造方法は、基板と、前記基板の一方の面から該一方の面に対し垂直に突出する複数の微細針とを有する経皮投薬用針集成体の製造方法である。前記基板を成形するための成形用基板部を有するとともに、前記微細針を成形するための成形用針部と、前記基板を生体の皮膚における表面の形状に合わせて追従変形させるための溝を成形する成形用溝部と、を前記成形用基板部の上面に有する経皮投薬用針集成体の原版を作製する工程と、前記原版に基づいて前記成形用基板部に対応する平面部と、前記成形用針部に対応する凹部と、前記溝に対応する線状の凸部を有する複製版を形成する工程とを備える。経皮投薬用針集成体の製造方法は、前記複製版における前記平面部、前記凹部、及び前記凸部を有する面上に高分子材料を配置し、当該高分子材料を加熱によって溶融する加熱工程と、前記平面部に対向する平面部と、当該平面部に前記成形用溝部の延在方向と一致もしくは直交する方向に延在する凸部と、を有するプレス材により、前記加熱によって溶融された高分子材料を押圧し、かつ固化して針集成体を成形する工程と、前記固化された針集成体を前記複製版から剥離する工程と、を備える。
上記経皮投薬用針集成体の製造方法において、前記高分子材料は、熱可塑性樹脂であり、かつ生体適合材料であることが好ましい。
本発明の経皮投薬用針集成体及びその製造方法によれば、皮膚に対する穿孔が可能な複数の微細針を有する基板が、生体の皮膚における表面の形状に合わせて柔軟に追従変形できる。
本発明に係る経皮投薬用針集成体の一実施の形態を示す縦断面図である。 図1に示す経皮投薬用針集成体において基板の表面及び裏面に形成された溝の第1の配置例を示すもので、同図(a)は経皮投薬用針集成体の表面を示す平面図であり、同図(b)は経皮投薬用針集成体の裏面を示す平面図である。 図1に示した経皮投薬用針集成体を生体の皮膚表面に沿って湾曲させた場合の一例を示す断面図である。 本実施形態の経皮投薬用針集成体における溝の配置に係る変形例を示す平面図である。 本実施形態の経皮投薬用針集成体における溝の配置に係る変形例を示す平面図である。 本実施形態の経皮投薬用針集成体における溝の配置に係る変形例を示す平面図である。 本実施形態の経皮投薬用針集成体における溝の配置に係る変形例を示す平面図である。 本実施形態の経皮投薬用針集成体における溝の配置に係る変形例を示す平面図である。 本実施形態の経皮投薬用針集成体における溝の第2の配置例を示すもので、同図(a)は経皮投薬用針集成体の表面を示す平面図であり、同図(b)は経皮投薬用針集成体の裏面を示す平面図である。 本実施形態の経皮投薬用針集成体における溝の第3の配置例を示すもので、同図(a)は経皮投薬用針集成体の表面を示す平面図であり、同図(b)は経皮投薬用針集成体の裏面を示す平面図である。 本実施形態の経皮投薬用針集成体における溝の第4の配置例を示すもので、同図(a)は経皮投薬用針集成体の表面を示す平面図であり、同図(b)は経皮投薬用針集成体の裏面を示す平面図である。 本実施形態の経皮投薬用針集成体における溝の第5の配置例を示すもので、同図(a)は経皮投薬用針集成体の表面を示す平面図であり、同図(b)は経皮投薬用針集成体の裏面を示す平面図である。 本実施形態の経皮投薬用針集成体における溝の第6の配置例を示すもので、同図(a)は経皮投薬用針集成体の表面を示す平面図であり、同図(b)は経皮投薬用針集成体の裏面を示す平面図である。 本実施形態に係る経皮投薬用針集成体における溝の断面形状の例を示す説明図である。 本実施形態に係る経皮投薬用針集成体の製造方法における針集成体の作製工程を示す説明図である。
(一実施の形態)
以下に、本発明に係る経皮投薬用針集成体101の一実施の形態について、図1及び図2を用いて説明する。
図1に示すように、本実施の形態における経皮投薬用針集成体101は、基板102を備え、この基板102の厚さ方向の一方の面が表面102aであり、基板102の厚さ方向の他方の面が裏面102bである。表面102aが第1の面の一例であり、裏面102bが第2の面の一例である。経皮投薬用針集成体101は、表面102aから該表面102aに対して垂直に突出し、かつ表面102aの縦方向及び横方向に一定の間隔を離してマトリクス状に配列された複数の微細針103を備えている。
本実施形態の経皮投薬用針集成体101の微細針103の針高さHは、50μm以上2000μm以下の範囲内に含まれることが望ましい。さらには、本実施形態の経皮投薬用針集成体101の微細針103の針高さHは、50μm以上1000μm以下の範囲内に含まれることが望ましい。なお、微細針103の針高さHは基板102の表面102aから微細針103の先端までの距離で定義される。
図2(a)に示すように、表面102aの縦方向に配列される微細針103の群を1つの列とし、表面102aの横方向に配列される微細針103の群を1つの行とする。この時に、基板102は、表面102aのうち、互いに隣接する微細針103の列の間に位置する箇所に微細針103の列方向に沿って基板102の縦方向の全長に亘り延在してそれぞれ形成された複数の線状の第1溝104aを有している。すなわち、第1溝104aは、第1方向の一例である縦方向に沿って延び、かつ縦方向と直交する第2方向の一例である横方向に沿って並んでいる。
また、基板102は、表面102aのうち、互いに隣接する微細針103の行の間に位置する箇所に微細針103の行方向に沿い、かつ各第1溝104aを横切るようにして基板102の横方向の全長に亘り延在してそれぞれ形成された複数の線状の第2溝104bを有している。すなわち、第2溝104bは、第1方向の一例である横方向に沿って延び、かつ横方向と交差する第2方向の一例である縦方向に沿って並んでいる。
図2(b)に示すように、基板102は、裏面102bにおいて、微細針103の列方向に沿って裏面102bの縦方向の全長に亘り延在してそれぞれ形成された複数の線状の第3溝105aを有している。すなわち、第3溝105aは、第3方向の一例である縦方向に沿って延び、かつ縦方向と直交する第4方向の一例である横方向に沿って並んでいる。
また、基板102は、裏面102bにおいて、微細針103の行方向に沿い、かつ各第3溝105aを横切るようにして基板102の横方向の全長に亘り延在してそれぞれ形成された複数の線状の第4溝105bを有している。すなわち、第4溝105bは、第4方向の一例である横方向に沿って延び、かつ横方向と交差する第4方向の一例である縦方向に沿って並んでいる。
そして、表面102aと対向する方向から見て、裏面102bにおける各溝105a、105bの位置は、表面102aにおける各溝104a、104bの位置からずれている。
このように構成された経皮投薬用針集成体101では、基板102の表面102aにおいて、列方向に延びる第1溝104aと行方向に延びる第2溝104bとで囲まれた基板102の各表面部分に1つの微細針103が位置されることになる。また、基板102の裏面102bにおいて、列方向に延びる第3溝105aと行方向に延びる第4溝105bとが交差する各部分に1つの微細針103が位置されることになる。
第1溝104a、第2溝104b、第3溝105a、及び第4溝105bの各々において、各溝の延在方向と直交する断面形状は、台形状を呈している。また、第1の溝104及び第2の溝105の各々における断面形状は、図14(a)に示す台形状に限らず、図14(b)〜(d)に示す矩形状、三角形状、半円状及び半楕円状の何れかもしくはこれらの組合わせからなるものであってもよい。すなわち、基板102の各面に設けられる複数の溝は、断面形状が矩形状である溝、断面形状が三角形状である溝、断面形状が半円状である溝、及び断面形状が半楕円状である溝から選択される少なくとも一種類の溝を含んでいればよい。
また、各溝の寸法は特に限定されないが、これら溝の幅Wは50μm以上1000μm以下の範囲内に含まれることが望ましく、さらには、100μm以上300μm以下の範囲内に含まれることが望ましい。また、これら溝の深さDは、50μm以上1000μm以下の範囲内に含まれることが望ましく、さらには、100μm以上300μm以下の範囲内に含まれることが望ましい。
なお、第1の溝104は第1溝104aと第2溝104bとから構成され、第2の溝105は第3溝105aと第4溝105bとから構成される。
上述のように構成された経皮投薬用針集成体101においては、基板102の表面102aに第1溝104aと第2溝104bが形成され、さらに、基板102の裏面102bに第3溝105aと第4溝105bが形成されている。そのため、経皮投薬用針集成体101を生体106の皮膚106aが呈する曲面形状に合わせて図3に示すように曲げることができる。この場合、各微細針103の鉛直軸線L1を、生体106の皮膚106aが呈する曲面上の法線と一致する方向に変位させることができる。
なお、生体106の皮膚が呈する曲面上の法線は、皮膚の曲面上の一点において、この点における曲面の接平面に直交する直線である。
上記のような本一実施の形態に示す経皮投薬用針集成体101によれば、基板102の表面部分、すなわち表面102aには、列方向の第1溝104aと行方向の第2溝104bにより格子状の溝が形成される。また、基板102の裏面部分、すなわち裏面102bには、列方向の第3溝105aと行方向の第4溝105bにより格子状の溝が形成される。そのため、これら格子状の溝部分に位置する基板102の厚さが他の部分と比較して薄くなり、基板102が湾曲するように変形され易くなる。
これにより、基板102を生体の皮膚の表面における形状に合わせて容易に追従するように変形させることができるため、経皮投薬用針集成体の皮膚への追従性が向上する。これに伴い、各微細針103の鉛直軸線が生体の皮膚の表面上における法線と一致する方向に変位させることができるとともに、柔軟性に富む経皮投薬用針集成体を構成することができる。また、基板が柔軟性を有することにより、皮膚に穿刺した際に全ての微細針を均一に穿刺することが可能になり、かつ皮膚への薬物を含む送達物の送達量を多くすることができる。
なお、一実施の形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・表面102aに位置する複数の溝は、表面102aにおける斜め方向、すなわち、表面102aにおける縦方向及び横方向の各々と交差する方向に沿って延びていてもよい。
・表面102aに位置する複数の溝には、表面102aにおける縦方向に沿って延びる溝と、横方向に沿って延びる溝と、斜め方向に沿って延びる溝とのうち、少なくとも2種類の溝が含まれてもよい。
・裏面102bに位置する溝は、裏面102bにおける斜め方向、すなわち、裏面102bにおける縦方向及び横方向の各々と交差する方向に沿って延びていてもよい。
・裏面102bに位置する複数の溝には、裏面102bにおける縦方向に沿って延びる溝と、横方向に沿って延びる溝と、斜め方向に沿って延びる溝とのうち、少なくとも2種類の溝が含まれてもよい。
次に、本実施形態に係る経皮投薬用針集成体において、基板に形成される溝の配置に係る変形例について図面を参照して説明する。
(第1の変形例)
図4の変形例における針集成体301は、基板302と、この基板302の厚さ方向の一方の面である表面302aに、該表面302aに対して垂直に突設され、かつ表面302aの縦方向及び横方向に一定の間隔を離してマトリクス状に配列された複数の微細針303とを備えている。表面302aの縦方向に配列される微細針303の群を1つの列とし、横方向に配列される微細針303の群を1つの行とする。
表面302aにおいて、互いに隣接する微細針303の列の間に位置する箇所には、微細針303の列方向に沿って表面302aの縦方向の長さ寸法よりも短い範囲内に延在してそれぞれ形成された複数の線状の溝304aが設けられている。さらに、表面302aにおいて、互いに隣接する微細針303の行の間に位置する箇所には、微細針303の行方向に沿い、かつ各溝304aを横切るようにして表面302aの横方向の長さ寸法よりも短い範囲内に延在してそれぞれ形成された複数の線状の溝304bが設けられている。
これらの溝304a、304bは、基板302を生体の皮膚の表面における形状に合わせて容易に変形させるためのものである。特に、溝304aの長さ寸法を表面302aの縦方向の長さ寸法よりも短くし、かつ溝304bの長さ寸法を表面302aの横方向の長さ寸法よりも短くして、溝304a及び304bの長さ寸法を基板302の表面302aの縦、横方向の寸法範囲内に設定している。これにより、立体的な曲面を呈する形状の生体の皮膚面への経皮投薬用針集成体として好適な基板302とすることができる。
なお、図4に示す変形例において、基板302の厚さ方向の他方の面である裏面への溝を省略してもよいし、基板302の表面302aに設けられた溝と同様な溝を行及び列方向に位置をずらして形成するようにしてもよい。
言い換えれば、表面302aと対向する方向から見て、裏面における各溝の位置は、表面302aにおける各溝の位置からずれていてもよい。例えば、基板302の裏面には、以下に説明する溝が形成されていてもよい。すなわち、裏面には、基板302の表面302aと対向する方向から見て、裏面の縦方向に沿って延び、かつ裏面の縦方向の長さ寸法よりも短い複数の溝であって、溝304aとは横方向における位置が異なる複数の溝が形成されている。さらに、裏面には、基板302の表面302aと対向する方向から見て、横方向に沿って延び、かつ裏面の横方向の長さ寸法よりも短い複数の溝であって、溝304bとは縦方向における位置が異なる複数の溝とから構成される。
(第2の変形例)
図5の変形例における針集成体401は、基板402と、この基板402の厚さ方向の一方の面である表面402aに、該表面402aに対して垂直に突設され、かつ表面402aの縦方向及び横方向に一定の間隔を離してマトリクス状に配列された複数の微細針403とを備えている。表面402aの縦方向に配列される微細針403の群を1つの列とし、横方向に配列される微細針403の群を1つの行とする。
表面402aのうち、互いに隣接する微細針403の列の間に位置する箇所には、各微細針403と対向する位置で複数に分断され、かつ微細針403の列方向に沿い表面402aの縦方向の全長に亘り延在して直線状に配列することで形成された複数の分断溝404aが設けられている。さらに、表面402aのうち、互いに隣接する微細針403の行の間に位置する表面402aの箇所には、各微細針403と対向する位置で複数に分断され、かつ微細針403の行方向に沿い表面402aの横方向の全長に亘り延在して直線状に配列することで形成された複数の分断溝404bが設けられている。なお、各微細針403と対向する位置とは、図2に示す第1溝104aであって縦方向に沿って延びる溝と、同じく図2に示す第2溝104bであって横方向に沿って延びる溝とが交差する位置である。
これらの分断溝404a、404bは、基板402を生体の皮膚の表面形状に合わせて容易に変形させるためのものであり、こうした分断溝404a、404bを有した針集成体401によれば、上記図1及び図2に示す場合と同様な効果が得られる。
分断溝404a、404bは、複数の溝部分から構成され、基板402の表面402aにおける1個の溝部分あたりの最大長さLは200μm以上であることが望ましい。
なお、図5に示す変形例において、基板402の厚さ方向の他方の面である裏面への溝を省略してもよいし、基板402の表面402aに設けられた溝と同様な溝を行及び列方向に位置をずらして形成するようにしてもよい。
例えば、基板402の裏面には、以下に説明する溝が位置していてもよい。すなわち、基板402の表面402aと対向する方向から見て、裏面の縦方向に沿って延びる複数の分断溝であって、分断溝404aとは横方向における位置が異なる複数の分断溝と、横方向に沿って延びる複数の分断溝であって、分断溝404bとは縦方向における位置が異なる溝とが、裏面に位置していてもよい。
(第3の変形例)
図6の変形例における針集成体501は、基板502と、この基板502の厚さ方向の一方の面である表面502aに、該表面502aに対して垂直に突設され、かつ表面502aの縦方向及び横方向に一定の間隔を離してマトリクス状に配列された複数の微細針503とを備えている。そして、表面502aの縦方向に配列される微細針503の群を1つの列とした時、表面502aにおいて、互いに隣接する微細針503の列の間に位置する箇所には、微細針503の列方向に沿い表面502aの縦方向の全長に亘り延在して形成された複数の溝504が設けられている。
これらの溝504は、基板502を生体の皮膚の表面形状に合わせて容易に変形させるためのものであり、こうした溝504を有した針集成体501によれば、上記図1及び図2に示す場合と同様な効果が得られる。
なお、図6に示す変形例において、基板502の厚さ方向の他方の面である裏面への溝を省略してもよいし、基板502の表面502aに設けられた溝と同様な溝を行方向に位置をずらして形成するようにしてもよい。
例えば、基板502の裏面には、基板502の表面502aと対向する方向から見て、裏面の縦方向に沿って延びる複数の溝であって、溝504とは横方向における位置が異なる複数の溝が位置していてもよい。
(第4の変形例)
図7の変形例における針集成体601は、基板602と、この基板602の厚さ方向の一方の面である表面602aに、該表面602aに対して垂直に突設され、かつ表面602aの縦方向及び横方向に一定の間隔を離してマトリクス状に配列された複数の微細針603とを備えている。表面602aの縦方向に配列される微細針603の群を1つの列とし、横方向に配列される微細針603の群を1つの行とする。
表面602aにおいて、行方向に2本分の微細針603の配列間隔に相当する2ビット分ずつ離された微細針603の列の間に位置する箇所には、微細針603の列方向に沿って表面602aの縦方向に延在してそれぞれ形成された複数の線状の溝604aが設けられている。さらに、表面602aにおいて、列方向に2本分の微細針603の配列間隔に相当する2ビット分ずつ離された微細針603の行の間に位置する箇所には、微細針603の行方向に沿って表面602aの横方向に延在してそれぞれ形成された複数の線状の溝604bが設けられている。
すなわち、基板602の表面602aにおいて、基板602の縦方向に沿って延びる溝604aは、行方向において互いに隣り合う2つの列の間の隙間に対して2列ごとに位置している。そして、基板602の横方向に沿って延びる溝604bは、列方向において互いに隣り合う2つの行の間の隙間に対して2行ごとに位置している。
これらの溝604a、604bは、基板602を生体の皮膚の表面形状に合わせて容易に変形させるためのものであり、こうした溝604a、604bを有した針集成体601によれば、上記図1及び図2に示す場合と同様な効果が得られる。
なお、図7に示す変形例において、基板602の厚さ方向の他方の面である裏面への溝を省略してもよいし、基板602の表面602aに設けられた溝と同様な溝を行及び列方向に位置をずらして形成するようにしてもよい。
例えば、基板602の裏面には、以下に説明する溝が位置していてもよい。すなわち、基板602の表面602aと対向する方向から見て、裏面の縦方向に沿って延びる複数の溝であって、溝604aとは横方向における位置が異なる複数の溝と、横方向に沿って延びる複数の溝であって、溝604bとは縦方向における位置が異なる溝とが、裏面に位置していてもよい。
(第5の変形例)
図8の変形例における針集成体701は、基板702と、この基板702の厚さ方向の一方の面である表面702aに、該表面702aに対して垂直に突設され、かつ表面702aの縦方向及び横方向に一定の間隔を離してマトリクス状に配列された複数の微細針703とを備えている。表面702aの縦方向に配列される微細針703の群を1つの列とし、横方向に配列される微細針703の群を1つの行とする。
表面702aにおいて、行方向に3本分の微細針703の配列間隔に相当する3ビット分ずつ離された微細針703の各列の間に位置する箇所には、微細針703の列方向に沿って表面702aの縦方向に延在してそれぞれ形成された複数の線状の溝704aが設けられている。さらに、表面702aにおいて、列方向に3本分の微細針603の配列間隔に相当する3ビット分ずつ離された微細針703の各行の間に位置する箇所には、微細針703の行方向に沿って表面702aの横方向に延在してそれぞれ形成された複数の線状の溝704bが設けられている。
すなわち、基板702の表面702aにおいて、基板702の縦方向に沿って延びる溝704aは、行方向において互いに隣り合う2つの列の間の隙間に対して3列ごとに位置している。そして、基板702の横方向に沿って延びる溝704bは、列方向において互いに隣り合う2つの行の間の隙間に対して3行ごとに位置している。
このように構成された溝の第5の配置における変形例においても、上記図1及び図2に示す場合と同様な効果が得られる。
なお、図8に示す変形例において、基板702の厚さ方向の他方の面である裏面への溝を省略してもよいし、基板702の表面702aに設けられた溝と同様な溝を行及び列方向に位置をずらして形成するようにしてもよい。
例えば、基板702の裏面には、以下に説明する溝が位置していてもよい。すなわち、基板702の表面702aと対向する方向から見て、裏面の縦方向に沿って延びる複数の溝であって、溝704aとは横方向における位置が異なる複数の溝と、横方向に沿って延びる複数の溝であって、溝704bとは縦方向における位置が異なる溝とが、裏面に位置していてもよい。
次に、本実施形態の経皮投薬用針集成体における溝のその他の配置例について図面を参照して説明する。
(第2の配置例)
図9の配置例における針集成体901は、図9(a)に示すように、図2(a)に示す場合と同様に、基板902と、この基板902の表面902aに、該表面902aに対して垂直に突設され、かつ表面902aの縦方向及び横方向に一定の間隔を離してマトリクス状に配列された複数の微細針903とを備えている。そして、表面902aにおいて、表面902aの縦方向に配列される微細針903の列の間に位置する箇所には、微細針903の列方向に沿って基板902の縦方向の全長に亘り延在してそれぞれ形成された複数の線状の溝904aが設けられている。さらに、表面902aにおいて、横方向に配列される微細針903の行の間に位置する箇所には、微細針903の行方向に沿い、かつ各溝904aを横切るようにして表面902aの横方向の全長に亘り延在してそれぞれ形成された複数の線状の溝904bが設けられている。
一方、図9(b)に示すように、基板902の裏面902bには、図2(b)に示す溝であって、基板902に生体の皮膚の表面形状に追従して容易に変形させるための溝が形成されない。
このように構成された第2の配置例に示す針集成体においても、上記図1及び図2に示す場合と同様な効果が得られる。
(第3の配置例)
図10の配置例における針集成体1001は、図10(a)に示すように、基板1002と、この基板1002の表面1002aに、該表面1002aに対して垂直に突設され、かつ表面1002aの縦方向及び横方向に一定の間隔を離してマトリクス状に配列された複数の微細針1003とを備えている。
また、基板1002の裏面1002bには、図10(b)に示すように、図2(b)に示す場合と同様に、微細針1003の列方向に沿って裏面1002bの縦方向の全長に亘り延在してそれぞれ形成された複数の線状の溝1005aが設けられている。さらに、基板1002の裏面1002bには、微細針1003の行方向に沿い、かつ各溝1005aを横切るようにして基板1002の横方向の全長に亘り延在してそれぞれ形成された複数の線状の溝1005bが設けられている。
このように構成された第3の配置例に示す針集成体においても、上記図1及び図2に示す場合と同様な効果が得られる。
(第4の配置例)
図11の配置例における針集成体1101は、図11(a)に示すように、基板1102と、この基板1102の表面1102aに、該表面1102aに対して垂直に突設され、かつ表面1102aの縦方向及び横方向に一定の間隔を離してマトリクス状に配列された複数の微細針1103とを備えている。そして、表面1102aにおいて、表面1102aの縦方向に配列される微細針1103の列の間に位置する箇所には、微細針1103の列方向に沿って基板1102の縦方向の全長に亘り延在してそれぞれ形成された複数の線状の溝1104aが設けられている。さらに、表面1102aにおいて、横方向に配列される微細針1103の行の間に位置する箇所には、微細針1103の行方向に沿い、かつ各溝1104aを横切るようにして表面1102aの横方向の全長に亘り延在してそれぞれ形成された複数の線状の溝1104bが設けられている。
一方、基板1102の裏面1102bには、図11(b)に示すように、基板1102の表面1102aに形成された行及び列方向の溝1104a及び1104bに対して、右下がりに45度の角度で斜め方向に延在し、かつ斜め方向と直交する方向に一定に間隔をおいて平行に配列される複数の第1の溝1105aが形成されている。さらに、裏面1102bには、この各第1の溝1105aと直交する方向に延在し、かつ直交する方向に一定に間隔をおいて平行に配列される複数の第2の溝1105bが形成されている。これにより、基板1102の裏面1102bに格子状にパターン化された溝を構成するようになっている。
すなわち、基板1102の表面1102aと対向する方向から見て、裏面1102bには、縦方向及び横方向と45度の角度を形成する方向である斜め方向に沿って延び、かつ斜め方向と直交する方向に沿って一定の間隔を空けて並ぶ複数の第1の溝1105aが形成されている。そして、裏面1102bには、第1の溝1105aと直交する方向に沿って延び、かつ第1の溝1105aに沿って一定の間隔を空けて並ぶ複数の第2の溝1105bが形成されている。
このように構成された第4の配置例に示す針集成体においても、上記図1及び図2に示す場合と同様な効果が得られる。
(第5の配置例)
図12の溝の配置例における針集成体1201は、図12(a)に示すように、基板1202と、この基板1202の表面1202aに、該表面1202aに対して垂直に突設され、かつ表面1202aの縦方向及び横方向に一定の間隔を離してマトリクス状に配列された複数の微細針1203とを備えている。そして、表面1202aの縦方向に配列される微細針1203の群を1つの列とした時、表面1202aにおいて、互いに隣接する微細針1203の列の間に位置する箇所には、微細針1203の列方向に沿い表面1202aの縦方向に延在して形成された複数の溝1204が設けられている。
さらに、基板1202の裏面1202bにおいて、微細針1203と相対向する箇所には、図12(b)に示すように、微細針1203の列方向に沿い裏面1202bの縦方向に延在して形成された複数の溝1205が設けられている。すなわち、基板1202の表面1202aと対向する方向から見て、基板1202の裏面1202bには、微細針1203の1つの列と重なる位置に、縦方向に沿って延びる1つの溝1205が形成されている。
このように構成された第5の配置例に示す針集成体においても、上記図1及び図2に示す場合と同様な効果が得られる。
(第6の配置例)
図13の配置例における針集成体1301は、図13(a)に示すように、基板1302と、この基板1302の表面1302aに、該表面1302aに対して垂直に突設され、かつ表面1302aの縦方向及び横方向に一定の間隔を離してマトリクス状に配列された複数の微細針1303とを備えている。そして、表面1302aの縦方向に配列される微細針1303の群を1つの列とした時、表面1302aにおいて、互いに隣接する微細針1303の列の間に位置する箇所には、微細針1303の列方向に沿い表面1302aの縦方向に延在して形成された複数の溝1304が設けられている。
さらに、基板1302の裏面1302bにおいて、微細針1303と相対向する箇所には、図13(b)に示すように、微細針1303の行方向に沿い、表面側の溝1304と直交するようにして裏面1302bの横方向に延在して形成された複数の溝1305が設けられている。すなわち、基板1302の裏面1302bには、基板1302の表面1302aと対向する方向から見て、微細針1303の1つの行と重なる位置に、横方向に沿って延びる1つの溝1305が形成されている。
このように構成された第6の配置例に示す針集成体においても、上記図1及び図2に示す場合と同様な効果が得られる。
次に、本実施形態に係る経皮投薬用針集成体の製造方法について、図15を参照して説明する。
本実施形態に係る経皮投薬用針集成体の製造方法は、原版を準備する工程と、原版の反転形状を有した複製版を準備する工程と、複製版を用いて針集成体を成形する工程と、固化後の針集成体を複製版から剥離する工程とで構成される。
<原版を準備する工程>
原版の形成方法には、適宜公知の微細加工技術を用いることができる。経皮投薬用針集成体の原版の作製方法としては、例えば、(1)基板に対し、研削加工や切削加工など微細機械加工を用いて原版を作製する方法、(2)リソグラフィ法やエッチング法など微細加工技術を用いて原版を作製する方法などが挙げられる。
原版の作製に用いられる材質は、その加工方法に応じて適宜選択可能である。具体例として、原版が研削加工で作製される場合にはシリコン基板を用いることができ、また、原版が切削加工で作製される場合には真鍮基板を用いることができる。
原版201は、図15(a)に示すように、経皮投薬用針集成体の基板を成形するための成形用基板部201aを備えるとともに、経皮投薬用針集成体の微細針を成形するための成形用針部201bを成形用基板部201aの上面に備えている。原版201は、さらに、経皮投薬用針集成体の基板を生体の皮膚の表面形状に合わせて追従変形させるための溝を成形する成形用溝部201cを成形用基板部201aの上面に備えている。
成形用溝部201cは、互いに隣接する成形用針部201bの間に、少なくとも一方向に延在する線状を呈している。そして、かかる成形用溝部201cは、前記原版の作製方法を用いて形成することが可能である。成形用溝部201cの幅は、成形用針部201bの間に形成できれば、特に限定されないが、加工性等を考慮すると50μm以上1000μm以下の範囲内に含まれることが望ましく、さらには、100μm以上300μm以下の範囲内に含まれることが望ましい。成形用溝部201cの深さについては、成形用基板部201a内に形成できれば、特に限定されないが、加工性等を考慮すると、50μm以上1000μm以下の範囲内に含まれることが望ましく、さらには、100μm以上300μm以下の範囲内に含まれることが望ましい。
<複製版を準備する工程>
複製版の成形方法には、適宜公知の微細加工技術を用いた複製版製造方法を用いることができる。具体的には、上記原版201を形成した後、この原版201の上面に複製版成形用の充填材料を充填し、充填材料を原版201から剥離することで、図15(b)に示す複製版202を成形することができる。この場合、複製版202の上面には、図15(b)に示すように、原版201の成形用基板部201aに対応する平面部202aと、原版201の成形用針部201bに対応する凹部202bと、原版201の成形用溝部201cに対応する線状の凸部202cが形成される。
複製版202の成形に使用される充填材料は特に限定されず、複製版として機能するだけの形状に対する追従性、耐久性及び剥離性を考慮した材質を選択することができる。具体例として、ニッケル、熱硬化性のシリコーン樹脂などを用いても良い。ニッケルを選択した場合、充填材料の成形方法としては、メッキ法、PVD法、CVD法などが挙げられる。
<複製版を用いて針集成体を成形する工程>
図15(c)に示すように、複製版202の平面部202a、凹部202b、凸部202cを有する面上に高分子材料203を配置し、この高分子材料203を加熱により溶融した後、加熱により溶融された高分子材料203をプレス材204により押圧し、かつ固化することにより成形品である針集成体を成形する。
上記プレス材204は、図15(c)に示すように、複製版202の平面部202aに対向する平面部204aと、この平面部204aに複製版202の凹部202bの延在方向と一致もしくは直交する方向に延在する凸部204bとを有する。この凸部204bは、図15(d)に示すように、成形品である針集成体205の表面205aと、表面205aとは反対の裏面205bとに、基板を生体の皮膚の表面における形状に合わせて追従するように変形させるための溝207a、207bを成形するためのものである。
成形品である針集成体の成形に用いられる高分子材料203は特に限定されないが、生体適合性材料である医療用シリコーン樹脂や、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリカーボネート等の熱可塑性高分子材料を用いることで、生体に適用可能な針状体を形成できる。生体適合性材料を用いれば、針状部が折れて、体内に取り残された場合も、無害であるという効果を奏する。また、高分子材料203には、ポリエチレン樹脂、ポリポロピレン樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカプロラクトン、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、芳香族ポリエーテルケトン、及びエポキシ樹脂等の熱可塑性高分子材料を用いても良い。本実施形態の針集成体の材料としては、熱可塑性高分子材料を好適に用いることができる。
高分子材料203の複製版202への充填方法は限定されないが、インプリント法、ホットエンボス法、射出成形法などを好適に用いることができる。
また、高分子材料の充填は、プレス材もしくは金型によるプレス工程によって行うことが望ましい。材質は、材質の耐久性や加工性を考慮して適宜選択することができる。具体例として、耐久性を考慮するならばSUS303、加工性を考慮するならばA5052などを用いることもできる。
なお、図15に示した、プレス材204は平板状であるが、プレス材としてはロール状のプレス材を使用することもできる。さらには、本実施形態にあっては、ロール状の複製版及びロール状のプレス材を用いることにより、ロール・ツー・ロール方式で針集成体を製造することもできる。
複製版に充填された高分子材料は、冷却することで固化させる。固化させる方法は限定されないが、エアーブローによって複製版を冷却することで、間接的に高分子材料を固化することもできる。
なお、本実施形態の針集成体の形成材料には、水溶性材料を用いることもできる。水溶性材料としては、水溶性高分子及び多糖を挙げることができる。水溶性高分子及び多糖としては、キトサン、キトサンサクシナミド、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、コンドロイチン硫酸ナトリウム、デキストラン、カードラン、トレハロース、スクロース、ゼラチン、コラーゲン、プルラン、ペクチン、アルギン酸塩、デンプン、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリアクリル酸系ポリマー,ポリアクリルアミド(PAM)、ポリエチレンオキシド(PEO)等を用いることができるが、これに限定されるものではない。
本実施形態の針集成体の形成材料として水溶性材料を用いた場合には、針集成体の形成材料を水等の溶媒に溶解または分散した液状物を作製し、当該液状物を複製版に充填することによって、針集成体を製造しても良い。この場合、液状物を複製版に充填後、加熱により液状物中の溶媒を乾燥除去し、固化すればよい。これにより、針集成体を製造することができる。
<固化した針集成体を剥離する工程>
冷却することで固化された高分子材料からなる針集成体を複製版から剥離することにより、針状体を得る。剥離方法としては、物理的な剥離力による剥離、または選択性エッチング法などを用いることができる。
また、複製版から成形品である針集成体の剥離性を向上させるため、高分子材料の充填前に、複製版の表面上に剥離効果を増すための剥離層を形成しておいても良い。剥離層としては、例えばフッ素系の樹脂を用いることができる。
剥離層の形成方法としては、PVD法、CVD法、スピンコート法、ディップコート法等の薄膜形成手法を好適に用いることができる。
以上が、本実施形態における針状体の製造方法の概略であるが、上記記載の例に限定されず、各工程において適用可能な他の方法を用いても構わない。
(実施例1)
次に、本実施形態における経皮投薬用針集成体の製造方法の実施例について、図15(a)〜(d)を用いて説明する。
原版を形成する基板として、5mmの厚さを有するセラミックス基板を用意した。
この基板を加工するにあたりボール半径が0.01mmである二枚刃のボールエンドミルを用いた。XYZ軸を持つNC制御フライス盤に、切削工具として上記のボールエンドミルを取り付け、工具を針状体の中心から外周方向へ公転させるにつれて切り込み量を増やすことで、円錐型を有した部分が形成されるように深彫り加工を行った。
この場合、回転数を50000rpm、送り速度を0.1mm/sとした。また、加工によって形成される円錐の底面における直径を280μm、ピッチを500μm、加工深さを450μmに設計した。また、微細針の無い部分を450μmの深さで均一に切削することで微細針の頂点が成形用基板部201a上で最も高くなる構造とした。また、同様の方法で、互いに隣接する成形用針部201bとの間に位置する成形用基板部201aの表面201dには、幅が150μmであり、深さが100μmである成形用溝部201cも、図2(a)に示す場合と同様に、表面201dの縦方向に加えて、これと直交する横方向にも形成した。上記の工程により、原版201を作製できた(図15(a))。
以上により作製した原版201を、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。その結果、根元における幅が280μmであり、高さが445μmであり、先端角が35°である円錐状の突起である成形用針部201bと、幅が150μmであり、深さが100μmである成形用溝部201cが形成できたことを確認した。また、成形用針部201bのピッチは500μmであり、25本の成形用針部201bが正方格子状に配列されていることを確認した。
次に、原版201へ充填材料としてシリコーン樹脂を充填し、クリーンオーブンを用い、100℃にて1時間にわたって熱硬化処理を充填材料に対して施した。さらに、原版から充填材料を剥離することで、シリコーン樹脂製の複製版202を作製した(図15(b))。
次に、インプリント法を用いて経皮投薬用針集成体の作製を行った。複製版202に高分子材料203としてポリグリコール酸を配置し、250℃に設定したホットプレートで高分子材料を加熱により溶融した後、プレス材204でプレスすることで高分子材料203を充填した。プレス材204の材質はSUS303であり、ポリグリコール酸である高分子材料203の表面には、複製版202の凸部202cによって、幅が150μmであり、深さが100μmである溝203aが、表面における縦方向及び、これと直交する横方向に形成された(図15(c))。
最後に、複製版202から高分子材料203を剥離した。SEM観察の結果、ポリグリコール酸からなる微細針206であって、根元における直径が280μmであり、高さが445μmであり、先端角が35°である円錐形状の微細針206を有する経皮投薬用針集成体205が作製できていることを確認した。また、経皮投薬用針集成体205の表面205aにおいて、互いに隣接する微細針206の間には、幅が150μmであり、深さが100μmである溝207aが、表面205aの縦方向及び、これと直交する横方向に設けられていることを確認できた。さらに、経皮投薬用針集成体205の裏面205bにも、幅が150μmであり、深さが100μmである溝207bが、経皮投薬用針集成体205の表面205aの縦方向及び、これと直交する横方向に設けられていることを確認できた。25本の微細針206は、495μmのピッチで正方格子状に配列されていた(図15(d))。また、経皮投薬用針集成体205の基板サイズは、5cm×5cmであり、基板の厚みは500μmであった。
本実施形態の経皮投薬用針集成体を用いることにより、薬物の送達量が増大することを確認するため、溝部がない同設計の経皮投薬用針集成体を追加で準備し、合計2種類の経皮投薬用針集成体をブタ皮膚に穿刺した後、穿刺跡の個数を比較する検証を行った。また、ブタ皮膚への穿刺の状況を観察するため、微細針には事前に青インクで染色処理を施した。検証の結果、溝部を有した経皮投薬用針集成体を穿刺したブタ皮膚には、微細針の本数と同じ25個の穿刺跡が観察されたのに対し、溝部がない経皮投薬用針集成体を穿刺したブタ皮膚には、18個の穿刺跡が観察された。以上の結果より、本実施形態を用いることにより、薬物の送達量が増大することを確認した。
なお、本実施形態の経皮投薬用針集成体にあっては、針集成体における基板のサイズが大きくなるほど効果を奏する。これは、針集成体における基板のサイズが大きくなるほど、基板を皮膚に追従させるために針集成体には柔軟性が要求されるためである。本実施形態の針集成体にあっては基板のサイズが4cm以上の針集成体に適用されることが好ましい。
また、本実施形態の経皮投薬用針集成体にあっては、針集成体における基板の厚さが大きくなるほど効果を奏する。これは、針集成体における基板の厚さが大きくなるほど、柔軟性が無くなるためである。本実施形態の針集成体にあっては基板の厚さが200μm以上の針集成体に適用されることが好ましい。
また、本実施形態の経皮投薬用針集成体にあっては、針集成体における基板及び微細針が熱可塑性高分子材料を用いた場合に大きな効果を奏する。これは、熱可塑性高分子材料によって形成される針集成体は、基板の厚さが大きくなるほど、柔軟性が無くなるためである。
本発明の経皮投薬用針集成体の製造方法は、医療のみならず、経皮投薬用針集成体を必要とする様々な分野に適用可能であり、例えば創薬、化粧品、美容用途などに用いる経皮投薬用針集成体の製造方法としても有用である。
101…経皮投薬用針集成体、102…基板、103…微細針、104…第1の溝、105…第2の溝、104a…第1溝、104b…第2溝、105a…第3溝、105b…第4溝、201…原版、202…複製版、203…高分子材料、204…プレス材、205…経皮投薬用針集成体。

Claims (5)

  1. 平面状の第1の面及び該第1の面とは反対側の第2の面を有する基板と、前記第1の面から前記第1の面に対し垂直に突出する複数の微細針と、を有する経皮投薬用針集成体であって、
    前記基板は、前記第1の面と前記第2の面とのうち、少なくとも前記第1の面に位置する複数の溝を有し、
    前記複数の溝は、前記各微細針の軸線が生体の皮膚における表面上の法線と一致する方向に変位するように、前記基板を生体の皮膚の表面における形状に倣って追従変形させるように構成され
    前記複数の微細針は、前記第1の面において、前記第1の面の縦方向及び横方向に一定の間隔を離してマトリクス状に配列され、前記経皮投薬用針集成体は、前記マトリクス状に配列された前記複数の微細針から形成される群を1つのみ有し、
    前記複数の溝は、前記第1の面において、互いに隣接する前記微細針の列の間に、前記縦方向に沿って延びる溝と、互いに隣接する前記微細針の行の間に、前記横方向に沿って延びる溝とを含み、
    前記縦方向に沿って延びる溝の長さ寸法は、前記第1の面における前記縦方向の長さ寸法よりも短く、かつ、前記縦方向に沿って延びる溝の両端は、平面状の前記第1の面において前記群よりも外側まで延び、
    前記横方向に沿って延びる溝の長さ寸法は、前記第1の面における前記横方向の長さ寸法よりも短く、かつ、前記横方向に沿って延びる溝の両端は、平面状の前記第1の面において前記群よりも外側まで延びる
    経皮投薬用針集成体。
  2. 前記複数の溝は、第3方向に沿って延び、かつ前記第3方向と直交する第4方向に沿って並ぶように、前記第2の面に位置する複数の溝を含み、
    前記第3方向は、前記第2の面における縦方向、横方向、及び斜め方向の少なくとも1つを含み、
    前記第1の面と対向する方向から見て、前記第2の面における溝の位置は、前記第1の面における溝の位置からずれている
    請求項に記載の経皮投薬用針集成体。
  3. 前記複数の溝は、前記溝の延びる方向と直交する断面形状が、台形状である溝、矩形状である溝、三角形状である溝、半円状である溝、及び半楕円状である溝から選択される少なくとも一種類の溝を含む
    請求項1または2に記載の経皮投薬用針集成体。
  4. 基板と、前記基板の一方の面から該一方の面に対し垂直に突出する複数の微細針とを有する経皮投薬用針集成体の製造方法であって、
    前記基板を成形するための成形用基板部を有するとともに、前記微細針を成形するための成形用針部と、前記基板を生体の皮膚における表面の形状に合わせて追従変形させるための溝を成形する成形用溝部と、を前記成形用基板部の上面に有する経皮投薬用針集成体の原版を作製する工程と、
    前記原版に基づいて前記成形用基板部に対応する平面部と、前記成形用針部に対応する凹部と、前記成形用溝部に対応する線状の凸部と、を有する複製版を形成する工程と、
    前記複製版における前記平面部、前記凹部、及び前記凸部を有する面上に高分子材料を配置し、当該高分子材料を加熱によって溶融する加熱工程と、
    前記平面部に対向する平面部と、当該平面部に前記成形用溝部の延在方向と一致もしくは直交する方向に延在する凸部と、を有するプレス材により、前記加熱によって溶融された高分子材料を押圧し、かつ固化して針集成体を成形する工程と、
    前記固化された針集成体を前記複製版から剥離する工程と、を備え
    前記成形用針部は、前記一方の面の縦方向及び横方向に一定の間隔を離してマトリクス状に配列され、前記原版は、前記マトリクス状に配列された前記成形用針部から形成される群を1つのみ有し、
    前記成形用溝部は、前記一方の面において、互いに隣接する前記成形用針部の列の間に、前記縦方向に沿って延びる成形用溝部と、互いに隣接する前記成形用針部の行の間に、前記横方向に沿って延びる成形用溝部とを含み、
    前記縦方向に沿って延びる成形用溝部の長さ寸法は、前記一方の面における前記縦方向の長さ寸法よりも短く、かつ、前記縦方向に沿って延びる成形用溝部の両端は、平面状の前記一方の面において前記群よりも外側まで延び、
    前記横方向に沿って延びる成形用溝部の長さ寸法は、前記一方の面における前記横方向の長さ寸法よりも短く、かつ、前記横方向に沿って延びる成形用溝部の両端は、平面状の前記一方の面において前記群よりも外側まで延びる
    経皮投薬用針集成体の製造方法。
  5. 前記高分子材料は、熱可塑性樹脂であり、かつ生体適合材料である
    請求項に記載の経皮投薬用針集成体の製造方法。
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