JP6737460B1 - マイクロニードル - Google Patents

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Abstract

【課題】鋭利な形状としつつ強度を確保することができるマイクロニードルを提供する。【解決手段】マイクロニードルは、錐状体に貫通孔11が形成される中空型のマイクロニードルであって、錐状体の軸線10Aと、貫通孔と、がオフセットして形成されている。錐状体の軸線に対して貫通孔がオフセットしている側の錐状体の第1傾斜面10Lは、錐状体の軸線に対して貫通孔がオフセットしている側と反対側の錐状体の第2傾斜面10Sよりも緩やかに形成されている。錐状体の底面10Bは、オーバル形状とされる。【選択図】図4

Description

本発明は、錐状体に貫通孔が形成される中空型のマイクロニードルに関する。
マイクロニードルは、1mm未満の直径および長さの極小の針として公知である。中空型のマイクロニードルは、貫通孔が形成される中空形状である。例えば、特許文献1には、円錐の軸線と貫通孔とがオフセットして形成されるマイクロニードルが開示される。
円錐の軸線と貫通孔とがオフセットして形成されるマイクロニードルでは、先端部を樹脂で形成することができるため、鋭利な形状を実現することができる。しかし、円錐の軸線と貫通孔とがオフセットして形成されるマイクロニードルでは、円錐の軸線に貫通孔が形成されるマイクロニードルと比較して、肉厚が薄くなる部分が生じるため、強度を確保することができない。
国際公開第2018/020911号
そこで、本発明は、上述の課題を解決するためのものであり、鋭利な形状としつつ強度を確保することができるマイクロニードルを提供することを目的とする。
本発明に係るマイクロニードルは、
錐状体に貫通孔が形成される中空型のマイクロニードルであって、
前記錐状体の軸線と、前記貫通孔と、がオフセットして形成され、
前記錐状体の軸線に対して前記貫通孔がオフセットしている側の前記錐状体の第1傾斜面は、前記錐状体の軸線に対して前記貫通孔がオフセットしている側と反対側の前記錐状体の第2傾斜面よりも緩やかに形成され、
前記貫通孔の前記第1傾斜面における開口部の縁は前記錐状体の頂点から離れ、
前記錐状体の外面に、前記マイクロニードルの成形時の分割線が形成され、前記分割線は前記錐状体の頂点と前記貫通孔の開口部の中心とを通る、ことを特徴とする。
本発明に係るマイクロニードルにおいて、錐状体の底面は、オーバル形状とされることが好適である。
本発明に係るマイクロニードルにおいて、錐状体の底面のオーバル形状は、錐状体の頂点から底面に下した垂線の足を通る対称軸に対して線対称であることが好適である。
本発明に係るマイクロニードルにおいて、垂線の足から錐状体の第1傾斜面側にある底面の輪郭と対称軸との交点までの距離は、垂線の足から錐状体の第2傾斜面側にある底面の輪郭と対称軸との交点までの距離より長いことが好適である。
本発明に係るマイクロニードルにおいて、貫通孔は、対称軸と交差するように形成されることが好適である。
本発明に係るマイクロニードルにおいて、貫通孔は、錐状体の軸線に対し、底面のオーバル形状の対称軸の一側にオフセットして形成されることが好適である。
本発明に係るマイクロニードルにおいて、貫通孔は、錐状体の底面の重心又は底面の最も幅広の部分の中心を通過するように形成されることが好適である。
本発明に係るマイクロニードルにおいて、貫通孔は、錐状体の底面から貫通孔の開口部側に向かって縮径するテーパー形状とされることが好適である。
また、複数の錐状体が一列又は複数列に形成され、各列の錐状体の頂点と貫通孔の開口部が同一平面状に配置されることが好適である。
本発明のマイクロニードルによれば、錐状体が緩やかな第1傾斜面と急な第2傾斜面とを有し、緩やかな第1傾斜面に貫通孔がオフセットしているので、貫通孔の肉厚を確保すすることができる。また、急な第2傾斜面により鋭利性は確保される。このため、本発明のマイクロニードルは、鋭利な形状としつつ強度を確保することができる。
本発明の第1の実施形態に係るマイクロニードルを示す斜視図である。 ニードル部を示す斜視図である。 同じくニードル部の平面図(a)及び変形例のニードル部の平面図(b)である。 貫通孔を示す図3のIV-IV線断面図である。 同じく貫通孔を示す図3のV-V線断面図である。 本発明の第2の実施形態に係るマイクロニードル示す斜視図である。 本発明の第3の実施形態に係るマイクロニードルを示す斜視図である。 本発明の第4の実施形態に係るマイクロニードルを示す斜視図である。 図8のマイクロニードルの第1適用例を示す断面図である。 図8のマイクロニードルの第2適用例を示す断面図である。 ニードル部の傾斜面の変形例を示す断面図である。 ニードル部の傾斜面の他の変形例を示す断面図である。 1列のニードル部のオフセットした貫通孔の断面図(a)と、その変形例を示す断面図(b)である。 ニードル部を複数列設ける場合の配列の変形例を示す平面図である。
本発明の第1の実施形態の一例は、図面を参照しながら詳細に説明される。
実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に表された構成要素の寸法比率などは現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。本明細書において、「略**」との用語は、略平行を例に挙げて説明すると、完全に平行はもとより、実質的に平行と認められる状態を含む。
図1は、本実施形態に係るマイクロニードル100の構成を斜視図によって表す。
マイクロニードル100は、1mm未満の直径および長さのニードル部111を有する極小の針である。本実施形態のマイクロニードル100は、樹脂製とされるが、これに限定されない。本実施形態のマイクロニードル100は、射出成形型によって成形されるが、これに限定されない。
マイクロニードル100は、3つのニードル部10と、第1ベース部20と、第2ベース部30と、を備える。本実施形態のマイクロニードル100は、3つのニードル部10が1列に並んで形成されるが、これに限定されない。例えば、複数のニードル部10が府複数列(各列は平行)に並んで形成されてもよい。複数の錐状体が一列又は複数列に形成される場合、射出成形の便宜上、各列の錐状体の頂点と貫通孔の開口部が同一平面上に配置されることが好ましい。
ニードル部10の詳細は、後述する。
第1ベース部20は、深型の鍋形状に成形される。第1ベース部20の先端側には、ニードル部10が形成される。第1ベース部20は、例えば、マイクロニードル100が注射器に装着される時に、注射器の先端側に取り付けられる。
第2ベース部30は、鍔形状に成形される。第2ベース部30は、第1ベース部20の基端側に形成される。
図2は、ニードル部10の構成を斜視図によって表す。
図3は、ニードル部10の構成を平面図によって表す。
ニードル部10は、錐状体としての略円錐形状に形成される。本実施形態のニードル部10は、略円錐形状に形成されるが、これに限定されない。錐状体は、例えば、略四角錐または略三角錐を含む。また、錐状体は、略円錐と略四角錐とを組み合わせたもの、または略円錐と略三角錐とを組み合わせたものを含む。さらに、錐状体は、錐状体の軸を含む断面に現れる斜面が直線又は折れ線であるもの、外側に凸の曲線又は内側に凹の曲線であるものも含む。略円錐形状の頂点は、「頂点T」として定義される。略円錐形状の頂点Tから底面10Bに下した垂線は、「軸線10A」として定義される。
ニードル部10には、貫通孔11が形成される。貫通孔11の中心を貫く貫通線は、「軸線11A」として定義される。貫通孔11が形成されるニードル部10を備えるマイクロニードル100は、「中空型のマイクロニードル」として定義される。
貫通孔11は、軸線10Aに対してオフセットして形成される。言い換えれば、貫通孔11の軸線11Aは、軸線10Aに対してオフセットして形成される。
ニードル部10は、底面10Bの重心Gに対して、軸線10Aがオフセットして形成される。言い換えれば、ニードル部10は、軸線10Aによる底面10Bの足(通過部)Ftと、重心Gとがオフセットして形成される。
底面10Bは、オーバル形状に形成される。より詳細には、底面10Bは、卵形状に形成される。本実施形態の底面10Bは、卵形状に形成されるが、これに限定されず、図6に示すような楕円と三角形状の組み合わせ等、種々の形状に形成される。また、「オーバル形状」は、長円形状(トラック形状)および楕円形状を含む。
「重心G」は、平面図形としての底面10Bの重心Gとして定義される。具体的には、「重心G」は、図形内における1次のモーメントの総和が0になる点として定義される。本実施形態のように底面10Bが卵形状の場合には、重心Gは、対称軸Sの軸上であって、対称軸Sの中心よりも先端側の反対側に位置する。
「対称軸S」は、底面10Bの卵形状が線対称となる軸として定義される。なお、対称軸は、底面10Bが楕円形状の場合には、長軸である。対称軸Sは、底面10Bが長円形状の場合には、長軸である。「先端側」は、底面10Bの卵形状における尖った側として定義される。
例えば、底面10Bが円の場合には、重心Gは、円の中心である。底面10Bが楕円の場合には、重心Gは、長軸と短軸との交点である。底面10Bが長円の場合には、重心Gは、長軸の中心である。底面10Bが三角形の場合には、重心Gは、三角形の3つの中線の交点である。
「オフセット」は、設計段階において意図的にずらして設計される、として定義される。「オフセット」は、例えば加工による寸法公差内のずれは含まない。
底面10Bの輪郭は、円に近似した輪郭と、楕円に近似した輪郭と、に分けられる。言い換えれば、楕円に近似した輪郭は、円に近似した輪郭よりも扁平率が大きい。ニードル部10の表面において、頂点Tから円に近似した輪郭と楕円に近似した輪郭との境界のそれぞれに向かって伸ばされた線分は、「境界線R」として定義される。
頂点Tと、境界線Rと、円に近似した輪郭と、を含む傾斜面は、「緩傾斜面10L」(本発明の第1傾斜面)として定義される。頂点Tと、境界線Rと、楕円に近似した輪郭と、を含む傾斜面は、「急傾斜面10S」(本発明の第2傾斜面)として定義される。ニードル部10の表面(底面10Bを除く)は、緩傾斜面10Lと、急傾斜面10Sと、に分けられる。底面10B上の軸線10Aによる垂線の足Ftから緩傾斜面10L側にある底面10Bの輪郭と対称軸Sとの交点S1までの距離L1は、底面10B上の軸線10Aによる垂線の足Ftから急傾斜面10S側にある底面10Bの輪郭と対称軸Sとの交点S2までの距離L2より長く形成される。
貫通孔11は、軸線10Aに対し、底面10Bの卵形状の対称軸Sの先端側の反対側にオフセットして形成される。より詳細には、貫通孔11の軸線11Aは、軸線10Aに対し、底面10Bの卵形状の対称軸Sの先端側の反対側にオフセットして形成される。
貫通孔11は、図3(a)に示すように、対称軸Sと交差し、底面10Bの重心Gを通過するように形成される。より詳細には、貫通孔11の軸線11Aは、底面10Bの対称軸Sの軸上にある重心Gを通過するように形成される。貫通孔11は、必ずしも底面10Bの重心Gを通過する必要はなく、図3(b)に示すように、対称軸Sから最も離れた底面10Bの輪郭上の点を結ぶ線Wと対称軸Sとの交点O、すなわち、最も幅広の部分の中心Oを通過するようにしてもよい。
図4は、貫通孔11の構成を対称軸Sにおける断面視(図3参照)の断面図によって表す。
図5は、貫通孔11の構成をV−V線(図3参照)の断面図によって表す。
貫通孔11は、底面10Bから緩傾斜面10Lに向かって形成される。貫通孔11の緩傾斜面10Lにおける開口部は、「開口部11C」として定義される。貫通孔11は、テーパー形状とされる。より具体的には、貫通孔11は、テーパー部11Tと、ストレート部11Sと、を備える。
テーパー部11Tは、底面10Bから貫通孔11の開口部11C側の中途部に向かって縮径するように形成される。ストレート部11Sは、テーパー部11Tの最も縮径された径にて貫通孔11の中途部から開口部11Cまで形成される。
本実施形態に係るマイクロニードル100は、射出成形型によって射出樹脂成形されることが好ましい。特にマイクロニードル100のニードル部10の金型は、可動型と複数に分割される固定型とを備える。可動型によりニードル部10の貫通孔11が成形され、複数の固定型のそれぞれによりニードル部10の外面形状が成形される。この場合、ニードル部10が2分割される境界面は、ニードル部10の錐状体の頂点Tと貫通孔11の開口部11Cの中心とを含む。このため、成形後のマイクロニードル100のニードル部10の外面には、境界面とマイクロニードル100の外面が交差する所に分割線PL(図1、図2参照)が現れる。
次に、本実施形態に係るマイクロニードル100の作用及び効果を説明する。
マイクロニードル100の作用として、例えば、マイクロニードル100を注射針に取り付けて薬剤が人体に投与される場合には、貫通孔11がテーパー形状とされるため、薬剤の注入抵抗が低減される。
マイクロニードル100の効果として、マイクロニードル100は、鋭利な形状とされ、なおかつ、マイクロニードルの強度が確保される。
すなわち、貫通孔11が軸線10Aに対してオフセットして形成されるため、ニードル部10の先端部が形成される。ニードル部10の先端部が形成されるため、ニードル部10の先端部が鋭利な形状とされる。
さらに、底面10Bの重心G又は最も幅広の部分の中心Oに貫通孔11が形成されるため、貫通孔11の肉厚が確保される。貫通孔11の肉厚が確保されるため、マイクロニードル100の強度が確保される。
「貫通孔11の肉厚」は、緩傾斜面10Lまたは急傾斜面10Sから貫通孔11までの厚みとして定義される
貫通孔11が軸線10Aに対してオフセットして形成されるのみでは、例えばニードル部が略円錐形状の場合には、貫通孔11が底面10Bの重心Gからオフセットして形成される必要がある。貫通孔11が底面10Bの重心Gからオフセットして形成されるため、貫通孔11の肉厚が薄くなる部分が生じる。一方、本実施形態のマイクロニードル100では、底面10Bの重心G又は最も幅広の部分の中心Oに貫通孔11が形成されるため、貫通孔11の肉厚が確保される。
また、マイクロニードル100の効果として、ニードル部10において底面10Bの重心G又は最も幅広の部分の中心Oに対して軸線10Aが先端側にオフセットして形成されるため、緩傾斜面10Lと急傾斜面10Sとが形成される。緩傾斜面10Lに開口部11Cが形成されるため、開口部11Cが緩やかに形成される。開口部11Cが緩やかに形成されるため、開口部11Cのエッジ部11Dが高強度に形成される。
さらに、マイクロニードル100の効果として、底面10Bが卵形状に形成されるため、貫通孔11の肉厚が確保される。貫通孔11の肉厚が確保されるため、マイクロニードル100の強度が確保される。
より詳細には、貫通孔11が軸線10Aに対してオフセットして形成されるには、貫通孔11と軸線10Aとが所定方向に並んで形成される必要がある。そこで、マイクロニードル100では、底面10Bが卵形状に形成されるため、貫通孔11と軸線10Aとが卵形状の長手の対称軸に沿って形成される。貫通孔11と軸線10Aとが卵形状の対称軸に沿って形成されるため、貫通孔11の肉厚が確保される。
貫通孔11と軸線10Aとが卵形状の対称軸に沿って形成される構成は、貫通孔11と軸線10Aとが真円の軸に沿って形成される構成と比較した場合には、明らかに貫通孔11の肉厚が確保される。
さらに、マイクロニードル100の効果として、急傾斜面10Sが形成されるため、マイクロニードル100の鋭利性が確保される。
図6は、第2の実施形態に係るマイクロニードル101の構成を斜視図によって表す。
マイクロニードルは、ニードル部50を備える。
ニードル部50は、ニードル部10と同様に、底面50Bの重心又は最も幅広の部分の中心(図示なし)に対して、軸線(図示なし)がオフセットして形成される。また、ニードル部50は、貫通孔51が軸線に対してオフセットして形成される。
ニードル部50は、急傾斜面50Sの一部に2つの平面が形成される。2つの平面を形成されるため、エッジ50Eが形成される。
マイクロニードル101の効果として、エッジ50Eが形成されるため、マイクロニードル101の鋭利性が確保される。
図7は、第3の実施形態に係るマイクロニードル210の構成を斜視図によって表す。
マイクロニードル210は、第1の実施形態と同様に、可動型と複数に分割される固定型とを備える射出成形金型により成形される。
マイクロニードル210は、9つのニードル部211と、第1ベース部212と、第2ベース部213と、を備える。9つのニードル部211は、3列に平行に並んで成形される。ニードル部211には、貫通孔211Aが形成される。ニードル部211を成形する複数の固定型は、1列目の半分を成形する第1固定型と、1列目の残り半分と2列目の半分を成形する第2固定型と、2列目の残り半分と3列目の半分を成形する第3固定型と、3列目の残り半分を成形する第4金型とから構成される。この場合、各列のニードル部211が2分割される境界面は、ニードル部211の錐状体の頂点と貫通孔の開口部の中心とを含む。マイクロニードル210の外面には、境界面とマイクロニードル210の外面が交差する所に分割線PLが現れる。
ニードル部211、第1ベース部212および第2ベース部213は、第1の実施形態1のニードル部10、第1ベース部20および第2ベース部30と同様であるため説明を省略する。ただし、各列のニードル部211の貫通孔211Aは、頂点に対し同じ方向にオフセットしてもよいし、各列でオフセットする方向を変えてもよい。
図8は、第4の実施形態に係るマイクロニードル310の構成を斜視図によって表す。
マイクロニードル310は、分割される可動型を備える射出成形金型を用いる射出成形工程により成形される。マイクロニードル310は、20個のニードル部311と、シート部312と、を備える。シート部312は、シート状に成形される。ニードル部311には、貫通孔311Aが成形される。ニードル部311は、実施形態1のニードル部111と同様であるため説明を省略する。
図9は、マイクロニードル310の第1適用例を断面図によって表す。
第1適用例において、マイクロニードル310の裏面には、蓋350が取り付けられる。また、マイクロニードル310の裏面と蓋350との隙間には、薬剤Mが充填される。マイクロニードル310の表面には、カバー360が設けられる。
第1適用例では、カバー360が取り外され、人体の皮膚にマイクロニードル310の表面が押し付けられ、蓋350が押し込まれることによって、人体に薬剤Mが投与される。
図10は、マイクロニードル310の第2適用例を断面図によって表す。
第2適用例において、マイクロニードル310の裏面には、蓋370が設けられる。また、マイクロニードル310の裏面と蓋370との隙間は、中空とされる。
第2適用例では、マイクロニードル310が蓋370を押し込んだ状態で、マイクロニードル310の表面が人体の皮膚Sに押し付けられる。そして、マイクロニードル310の裏面と蓋370との隙間の押し込み圧力が開放されることによって、血液がマイクロニードル310の裏面と蓋370との隙間に採取される。
図4に示す錐状体であるニードル部10の軸を含む断面に現れる斜辺は、直線であるが、図11Aに示すように、内側に凹の曲線にすれば、鋭利性がより向上する。また、図11Bに示すように、緩傾斜面10L側における頂点Tから貫通孔11までの傾斜面を急傾斜面10Sと同じ傾斜にすれば、先端の鋭利性がさらに向上する。
図12(a)は、図1に示すマイクロニードル100の1列のニードル部10を断面図で示す。図12(a)では、各ニードル部10の貫通孔11は、軸線10Aに対して同じ側(同図において左側)にオフセットしている。この場合、隣接するニードル部10の貫通孔11を等間隔に配置することができるという利点がある。各ニードル部10の貫通孔11は、軸線10Aに対して異なる側にオフセットしていてもよい。例えば、図12(b)に示すように、外側(同図において左側と右側)のニードル部10の貫通孔11が中央のニードル部10側にオフセットするようにすることができる。この場合、左側のニードル部10の緩傾斜面10Lと中央のニードル部10の緩傾斜面10Lとが近接して、緩傾斜面10Lの基端又は貫通孔11が互いに干渉しないようにする必要がある。
図13は、図7に示すマクロニードル210のニードル部211を複数列配置する場合の変形例を示す。図13(a)は、図7の実施形態と同様に、ニードル部211を正方形型に配列しているが、各列で貫通孔211Aのオフセットする方向が異なっている。図13(b)は菱形、図13(c)は三角形、図13(d)は十字型にそれぞれ配置したものである。いずれの場合も、ニードル部の頂点Tと貫通孔211Aの中心とは分割線PL上にある。
10,50,211,311…ニードル部
10A…軸線
10B…底面
10L…緩傾斜面(第1傾斜面)
10S…急傾斜面(第2傾斜面)
11,51,211A,311A…貫通孔
11A…軸線
11T…テーパー部
100,101,210,310…マイクロニードル
A…軸線
Ft…垂線の足
G…重心
O…最も幅広の部分に中心
PL…分割線
S…対称軸

Claims (9)

  1. 錐状体に貫通孔が形成される中空型のマイクロニードルであって、
    前記錐状体の軸線と、前記貫通孔と、がオフセットして形成され、
    前記錐状体の軸線に対して前記貫通孔がオフセットしている側の前記錐状体の第1傾斜面は、前記錐状体の軸線に対して前記貫通孔がオフセットしている側と反対側の前記錐状体の第2傾斜面よりも緩やかに形成され、
    前記貫通孔の前記第1傾斜面における開口部の縁は前記錐状体の頂点から離れ、
    前記錐状体の外面に、前記マイクロニードルの成形時の分割線が形成され、前記分割線は前記錐状体の頂点と前記貫通孔の開口部の中心とを通る、マイクロニードル。
  2. 前記錐状体の底面は、オーバル形状とされる、請求項1に記載のマイクロニードル。
  3. 前記錐状体の底面の前記オーバル形状は、前記錐状体の頂点から底面に下した垂線の足を通る対称軸に対して線対称である、請求項2に記載のマイクロニードル。
  4. 前記垂線の足から前記錐状体の前記第1傾斜面側にある前記底面の輪郭と前記対称軸との交点までの距離は、前記垂線の足から前記錐状体の前記第2傾斜面側にある前記底面の輪郭と前記対称軸との交点までの距離より長い、請求項3に記載のマイクロニードル。
  5. 前記貫通孔は、前記対称軸と交差するように形成される、請求項3又は4に記載のマイクロニードル。
  6. 前記貫通孔は、前記錐状体の軸線に対し、前記底面のオーバル形状の対称軸の一側にオフセットして形成される、請求項2に記載のマイクロニードル。
  7. 前記貫通孔は、前記錐状体の前記底面の重心又は前記底面の最も幅広の部分の中心を通過するように形成される、請求項1から6のいずれか1項に記載のマイクロニードル。
  8. 前記貫通孔は、前記錐状体の底面から前記貫通孔の開口部側に向かって縮径するテーパー形状とされる、請求項1から7のいずれか1項に記載のマイクロニードル。
  9. 複数の前記錐状体が一列又は複数列に形成され、各列の前記錐状体の頂点と前記貫通孔の開口部が同一平面状に配置される、請求項1からのいずれかに記載のマイクロニードル。
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