JP7020399B2 - 経皮投与デバイス - Google Patents
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Description
本発明は、薬剤の投与に用いられる経皮投与デバイスに関する。
経皮投与デバイスは、薬剤をその投与対象に対して皮膚から投与するために用いられる。経皮投与デバイスの一例であるマイクロニードルは、針形状を有する複数の突起部と、板状の基体とを備え、複数の突起部は、基体の表面に並んでいる。薬剤の投与に際しては、マイクロニードルの使用者は、突起部の先端を皮膚と対向させ、基体を皮膚に向かって押圧する。これによって突起部が皮膚を穿孔し、突起部によって形成された孔から、皮内に薬剤が送り込まれる。突起部の大きさは微小であるため、マイクロニードルを用いた薬剤の投与方法では、皮膚の穿孔時に痛みが生じることが抑えられる（例えば、特許文献１参照）。
ところで、薬剤の的確な投与のためには、複数の突起部の各々が皮膚に十分に刺さり、上述の孔が薬剤の投与に適した所望の深さに形成されることが好ましい。そのためには、突起部は、基体を通じて押圧力を受けたとき、その押圧力による突起部の変形を回避しつつ、皮膚表面の角質層を貫通して所望の深さまで皮膚に刺さる必要がある。
こうした突起部の穿孔性能、すなわち、突起部の変形のしにくさと刺さりやすさとに影響を与える要素の１つは、突起部の形状である。例えば、突起部は、その先端が鋭いほど皮膚に刺さりやすい。しかしながら、先端が鋭いほど、突起部の強度は低くなるため、突起部は変形しやすくなる。また、マイクロニードルが複数の突起部を備えるとき、各突起部が受ける押圧力は、基体の表面における複数の突起部の配置に応じて変わるため、複数の突起部の配置も、各突起部の変形のしにくさに影響を与える。
このように、突起部の穿孔性能には、複数の要素が影響を与えており、複数の要素には、突起部の変形のしにくさと刺さりやすさとの２つの要件の一方を向上させるとともに他方を低下させる要素も含まれている。したがって、これらの要素が突起部の穿孔性能に与える影響を精査して、複数の突起部の各々について上記２つの要件の双方を高めることのできる条件を見出すことが望まれている。
本発明は、複数の突起部の各々について、穿孔性能を高めることのできる経皮投与デバイスを提供することを目的とする。
上記課題を解決する経皮投与デバイスは、第１面を有する基体と、前記第１面から突き出た複数の突起部と、を備え、前記突起部は、前記第１面から延びる柱体形状を有する柱体部と、前記柱体部の頂部から延びる錐体形状を有する錐体部とを備え、前記複数の突起部の各々において、前記第１面と平行な方向から見た前記錐体部の頂部が有する最大の角度が１０°以上３０°以下であり、前記第１面と直交する方向における前記突起部の基端から先端までの長さが突起長であり、かつ、前記第１面と直交する方向における前記錐体部の基端から先端までの長さが錐体長であって、前記突起長に対する前記錐体長の比が０．４５以上０．７５以下であり、前記第１面と対向する方向から見て、前記突起部の外形が示す図形の重心が前記突起部の中心であって、前記突起部と当該突起部に最も近い他の突起部との前記中心間の距離である隣接距離が５０μｍ以上３５０μｍ以下である。
上記構成によれば、突起部の頂部が十分に鋭利であるため、突起部が皮膚に刺さりやすくなる。そして、突起部が柱体と錐体とが接続された形状を有するため、突起部の全体が錐体形状を有する構成と比較して、同じ大きさの先端角をこれらの突起部が有する場合において突起部の底面の大きさがより小さくなる。したがって、突起部の隣接距離をより小さくして、複数の突起部を密に配置することができる。それゆえ、基体にかかる押圧力を分散させ、各突起部にかかる力を小さくすることができるため、突起部が鋭利な頂部を有する構成でありながら、穿孔に際して突起部が変形することが抑えられる。さらに、突起部における柱体部の割合が大きくなりすぎないため、突起部が柱体と錐体とが接続された形状を有する構成であっても、第１面と平行な方向の力に対する突起部の強度が低下することが抑えられる。このように、上記構成によれば、突起部の変形のしにくさと皮膚への刺さりやすさとの双方が向上するため、複数の突起部の各々についての穿孔性能が高められる。
上記構成において、前記柱体部は角柱形状を有し、前記錐体部は角錐形状を有してもよい。また、上記構成において、前記柱体部は円柱形状を有し、前記錐体部は円錐形状を有してもよい。
上記構成によれば、柱体と錐体とが接続された形状の突起部を的確に実現することができる。また、これらの形状は、柱体と錐体とが接続された形状のなかでは、曲率の変化する部分や角部の比較的少ない単純な形状であるため、突起部の製造が容易である。
上記構成において、前記第１面と対向する方向から見て、前記複数の突起部は、マトリクス状に配列されており、かつ、前記第１面において互いに直交する２つの方向の各々に沿って、互いに隣接する前記突起部の前記中心間の距離が前記隣接距離となるように並んでいてもよい。
上記構成によれば、各突起部が一定の間隔を空けて規則的に位置するため、基体にかかる押圧力が均等に分散される。したがって、各突起部における穿孔性能のばらつきが抑えられる。
上記構成において、前記突起部は、水溶性高分子を含む材料から構成されていることが好ましい。
水溶性高分子を主成分とする突起部は、金属等の他の材料から構成される突起部と比較して変形しやすいため、突起部の変形のしにくさと皮膚への刺さりやすさとの両立が困難であるという課題が顕著になりやすい。上記構成によれば、こうした水溶性高分子を含む材料から構成されている突起部において、突起部の変形のしにくさと皮膚への刺さりやすさとの双方を向上させることができるため、有益性が高い。
水溶性高分子を主成分とする突起部は、金属等の他の材料から構成される突起部と比較して変形しやすいため、突起部の変形のしにくさと皮膚への刺さりやすさとの両立が困難であるという課題が顕著になりやすい。上記構成によれば、こうした水溶性高分子を含む材料から構成されている突起部において、突起部の変形のしにくさと皮膚への刺さりやすさとの双方を向上させることができるため、有益性が高い。
本発明によれば、経皮投与デバイスの備える複数の突起部の各々について、穿孔性能を高めることができる。
図１～図５を参照して、経皮投与デバイスの一実施形態について説明する。
［経皮投与デバイスの構成］
図１および図２を参照して、経皮投与デバイスの一例であるマイクロニードルの全体構成について説明する。
［経皮投与デバイスの構成］
図１および図２を参照して、経皮投与デバイスの一例であるマイクロニードルの全体構成について説明する。
図１が示すように、マイクロニードル１０は、板状を有する基体１１と、基体１１から突き出た複数の突起部１２とを備えている。基体１１は、突起部１２の配置された面である第１面１１Ｓと、第１面１１Ｓとは反対側の面である第２面１１Ｔとを有し、第１面１１Ｓは突起部１２の基端を支持している。すなわち、複数の突起部１２は、基体１１の第１面１１Ｓから突き出ている。第１面１１Ｓと対向する方向から見た基体１１の外形は特に限定されず、基体１１の外形は、円形や楕円形であってもよいし、矩形であってもよい。
突起部１２は、第１面１１Ｓから延びる柱体形状を有する柱体部１３と、柱体部１３の頂部から延びる錐体形状を有する錐体部１４とから構成される。換言すれば、突起部１２は、柱体の上面に錐体の底面が接続された形状を有する。
詳細には、柱体部１３は、第１面１１Ｓと直交する方向に第１面１１Ｓから延びる側面を有し、柱体部１３における第１面１１Ｓと平行な方向に沿った断面の面積は、第１面１１Ｓと直交する方向において一定である。
錐体部１４は、柱体部１３の側面の上端から、柱体部１３の上方の空間に含まれる１つの点に向かって延びる側面を有し、錐体部１４における第１面１１Ｓと平行な方向に沿った断面の面積は、基体１１から離れるにつれて徐々に小さくなる。錐体部１４における第１面１１Ｓと平行な方向に沿った断面の形状は、いずれの断面においても、柱体部１３における第１面１１Ｓと平行な方向に沿った断面の形状と相似形状であることが好ましい。
柱体部１３の基端が突起部１２の基端であり、錐体部１４の先端が突起部１２の先端である。柱体部１３の底面は突起部１２の底面であって、第１面１１Ｓ内に区画される。柱体部１３の上面と錐体部１４の底面とは一致し、突起部１２の内部に含まれる。なお、柱体部１３の底面および上面と錐体部１４の底面とは、マイクロニードル１０の構造を基体１１と突起部１２とに、さらには、基体１１と柱体部１３と錐体部１４とに分割して捉えるときに設定される仮想的な面であって、マイクロニードル１０の表面には表れない。
具体的には、例えば、図１に示す例のように、柱体部１３は円柱形状を有し、錐体部１４は円錐形状を有する。また例えば、図２に示す例のように、柱体部１３は四角柱形状を有し、錐体部１４は四角錐形状を有する。こうした例に限らず、柱体部１３は四角柱形状とは異なる多角柱形状を有し、錐体部１４は四角錐形状とは異なる多角錐形状を有していてもよい。要は、柱体部１３は、直線や曲線で囲まれる底面を有する柱体形状であって、錐体部１４は、柱体部１３の底面と同一の形状の底面を有する錐体形状であればよい。
［突起部の詳細構成］
図３～図５を参照して、突起部１２の詳細構成について説明する。
図３が示すように、突起部１２の長さである突起長Ｌ１は、基体１１の第１面１１Ｓと直交する方向における、突起部１２の基端から先端までの長さ、すなわち、第１面１１Ｓから錐体部１４の先端までの長さである。柱体部１３の長さである柱体長Ｌ２は、第１面１１Ｓと直交する方向における、柱体部１３の基端から先端までの長さ、すなわち、第１面１１Ｓから、第１面１１Ｓと直交する側面の上端までの長さである。錐体部１４の長さである錐体長Ｌ３は、第１面１１Ｓと直交する方向における、錐体部１４の基端から先端までの長さ、すなわち、柱体部１３における第１面１１Ｓと直交する側面の上端から、突起部１２の先端までの長さである。柱体長Ｌ２と錐体長Ｌ３との合計の長さが、突起長Ｌ１である。
図３～図５を参照して、突起部１２の詳細構成について説明する。
図３が示すように、突起部１２の長さである突起長Ｌ１は、基体１１の第１面１１Ｓと直交する方向における、突起部１２の基端から先端までの長さ、すなわち、第１面１１Ｓから錐体部１４の先端までの長さである。柱体部１３の長さである柱体長Ｌ２は、第１面１１Ｓと直交する方向における、柱体部１３の基端から先端までの長さ、すなわち、第１面１１Ｓから、第１面１１Ｓと直交する側面の上端までの長さである。錐体部１４の長さである錐体長Ｌ３は、第１面１１Ｓと直交する方向における、錐体部１４の基端から先端までの長さ、すなわち、柱体部１３における第１面１１Ｓと直交する側面の上端から、突起部１２の先端までの長さである。柱体長Ｌ２と錐体長Ｌ３との合計の長さが、突起長Ｌ１である。
突起部１２の先端角θ、すなわち、錐体部１４の先端角θは、第１面１１Ｓと平行な方向から見た錐体部１４の頂部が有する最大の角度である。例えば、錐体部１４が円錐形状を有するとき、錐体部１４の先端角θは、錐体部１４の底面の円の直径を底辺とし、円錐の頂点を頂点とする三角形の頂角の角度である。また例えば、錐体部１４が四角錐形状を有するとき、錐体部１４の先端角θは、錐体部１４の底面の矩形の対角線を底辺とし、四角錐の頂点を頂点とする三角形の頂角の角度である。
突起部１２の隣接距離Ｐは、第１面１１Ｓと対向する方向から見た突起部１２と当該突起部１２に最も近い他の突起部１２との中心間の距離である。換言すれば、第１面１１Ｓと対向する方向から見て、対象の突起部１２と他の各突起部１２との中心間の距離のなかで最短の長さが、対象の突起部１２の隣接距離Ｐである。
図４が示すように、柱体部１３が円柱形状であって、錐体部１４が円錐形状であるとき、第１面１１Ｓと対向する方向から見た突起部１２の中心Ｃは、この方向から見たときの突起部１２の外形の円の中心であって、この方向から見たときの突起部１２の先端の位置と一致する。すなわち、第１面１１Ｓと対向する方向から見て、突起部１２の中心Ｃは、柱体部１３の底面の円の中心と一致する。
また、図５が示すように、柱体部１３が四角柱形状であって、錐体部１４が四角錐形状であるとき、第１面１１Ｓと対向する方向から見た突起部１２の中心Ｃは、この方向から見たときの突起部１２の外形の矩形における対角線の交点であって、この方向から見たときの突起部１２の先端の位置と一致する。すなわち、第１面１１Ｓと対向する方向から見て、突起部１２の中心Ｃは、柱体部１３の底面の矩形の重心と一致する。
要するに、第１面１１Ｓと対向する方向から見た突起部１２の中心Ｃは、この方向から見たときの突起部１２の外形が示す図形の重心であり、すなわち、柱体部１３の底面の図形の重心である。
本実施形態のマイクロニードル１０は、下記の条件（ａ）～（ｃ）を満たす。
（ａ）錐体部１４の先端角θが１０°以上３０°以下である。
（ｂ）突起部１２の隣接距離Ｐが５０μｍ以上３５０μｍ以下である。
（ａ）錐体部１４の先端角θが１０°以上３０°以下である。
（ｂ）突起部１２の隣接距離Ｐが５０μｍ以上３５０μｍ以下である。
（ｃ）突起長Ｌ１に対する錐体長Ｌ３の比が０．４５以上０．７５以下である。
突起部１２の頂部が鋭利であるほど、突起部１２は皮膚に刺さりやすくなり、先端角θが３０°以下であれば、こうした刺さりやすさを十分に確保できる。一方で、先端角θが１０°以上であれば、頂部の細さに起因して突起部１２の強度が過度に低下することが抑えられる。
突起部１２の頂部が鋭利であるほど、突起部１２は皮膚に刺さりやすくなり、先端角θが３０°以下であれば、こうした刺さりやすさを十分に確保できる。一方で、先端角θが１０°以上であれば、頂部の細さに起因して突起部１２の強度が過度に低下することが抑えられる。
ここで、マイクロニードル１０の使用者が突起部１２を皮膚に刺すために基体１１の第２面１１Ｔを押圧するとき、基体１１の第１面１１Ｓにおいて、複数の突起部１２が疎らに配置されているほど、すなわち、突起部１２の隣接距離Ｐが大きいほど、第１面１１Ｓの単位領域に加えられている押圧力をその単位領域内で受ける突起部１２の数が少なくなる。その結果、突起部１２の１つあたりにかかる力が大きくなるため、突起部１２が変形しやすくなる。特に、突起部１２の刺さりやすさの向上ために先端角θを小さくするほど、突起部１２自身の強度は低くなるため、突起部１２の配置に起因して突起部１２が変形しやすくなることは大きな問題である。
これに対し、突起部１２の隣接距離Ｐを小さくして、複数の突起部１２を密に配置すれば、押圧力が分散されて突起部１２の１つあたりにかかる力は小さくなるため、突起部１２は変形しにくくなる。しかしながら、隣接距離Ｐをどこまで小さくできるかは、突起部１２の底面の大きさによって制限される。ここで、本実施形態では、突起部１２が柱体と錐体とが接続された形状を有する。そのため、突起部の全体が錐体形状を有する構成、すなわち、突起部の基端に近づくほど、基体１１の第１面１１Ｓと平行な断面における突起部の大きさが大きくなる構成と、本実施形態とを比較すると、突起部の先端角θの大きさが同一である場合において本実施形態の方が突起部１２の底面の大きさを小さくすることができる。したがって、突起部１２の隣接距離Ｐをより小さくして、複数の突起部１２を密に配置することができる。すなわち、突起部１２が鋭利な頂部を有する構成でありながら、複数の突起部１２を密に配置することができる。
そして、突起部１２の隣接距離Ｐが３５０μｍ以下であれば、押圧力が十分に分散されて、突起部１２が変形しにくくなる。一方、隣接距離Ｐが５０μｍ以上であれば、突起部１２の配置が過度に密になって複数の突起部１２の間が詰まることが抑えられるため、突起部１２が皮膚に刺さりにくくなることが抑えられる。また、複数の突起部１２の製造が困難になることも抑えられる。
ところで、皮膚の表面は平坦ではないため、基体１１の第１面１１Ｓを皮膚の表面と平行に保ったまま複数の突起部１２を皮膚に刺すことは困難である。それゆえ、突起部１２が皮膚に刺さる際には、突起部１２は、第１面１１Ｓと直交する方向の力だけでなく第１面１１Ｓと平行な方向の力を少なからず受ける。突起部１２のなかで、第１面１１Ｓから垂直に延びる側面で囲まれる部分の割合が多いほど、この第１面１１Ｓと平行な方向の力に対する突起部１２の強度は低くなる。これに対し、突起長Ｌ１に対する錐体長Ｌ３の比、すなわち、第１面１１Ｓと直交する方向において突起部１２のなかで錐体部１４の占める割合が、０．４５以上であれば、突起部１２における柱体部１３の割合が大きくなりすぎないため、第１面１１Ｓと平行な方向の力に対する突起部１２の強度が低下することが抑えられる。一方、突起長Ｌ１に対する錐体長Ｌ３の比が０．７５以下であれば、突起部１２が柱体と錐体とが接続された形状を有することによる効果が十分に得られる。
このように、上記（ａ）～（ｃ）の条件が満たされていれば、突起部１２の変形のしにくさと皮膚への刺さりやすさとの双方が向上するため、複数の突起部１２の各々についての穿孔性能が高められる。
なお、突起長Ｌ１は、５０μｍ以上８００μｍ以下であることが好ましい。突起長Ｌ１は、突起部１２によって形成される孔が必要とする深さや容積等に応じて決定されればよい。
また、各突起部１２について突起部１２の隣接距離Ｐが５０μｍ以上３５０μｍ以下であれば、複数の突起部１２は、基体１１の第１面１１Ｓに規則的に並んでいてもよいし、不規則に並んでいてもよい。複数の突起部１２が規則的に配置されるとき、複数の突起部１２は、例えば、マトリクス状や同心円状に配列される。
図４および図５に示した例では、複数の突起部１２はマトリクス状に配列されており、各突起部１２について突起部１２の隣接距離Ｐは等しい。各突起部１２は、第１面１１Ｓと対向する方向から見て、互いに直交する２つの方向、すなわち、図中の縦方向と横方向との各方向に沿って、隣り合う突起部１２との中心Ｃ間の距離が隣接距離Ｐとなるように並んでいる。換言すれば、第１面１１Ｓと対向する方向から見て、対象の突起部１２と、互いに直交する２つの方向の各々について隣り合う突起部１２のすべてが、対象の突起部１２に最も近い突起部１２であり、対象の突起部１２とこれらの突起部１２の各々との中心Ｃ間の距離は一定である。
こうした構成によれば、基体１１にかかる押圧力が均等に分散されるため、各突起部１２における穿孔性能のばらつきが抑えられる。
なお、図５においては、第１面１１Ｓと対向する方向から見て、突起部１２の外形の矩形における各対角線の延びる方向に沿って、隣り合う突起部１２の中心Ｃ間の距離が隣接距離Ｐとなるように突起部１２が並ぶ構成を例示した。これに代えて、図６が示すように、第１面１１Ｓと対向する方向から見て、突起部１２の外形の矩形における各辺の延びる方向に沿って、隣り合う突起部１２の中心Ｃ間の距離が隣接距離Ｐとなるように突起部１２が並んでいてもよい。
なお、図５においては、第１面１１Ｓと対向する方向から見て、突起部１２の外形の矩形における各対角線の延びる方向に沿って、隣り合う突起部１２の中心Ｃ間の距離が隣接距離Ｐとなるように突起部１２が並ぶ構成を例示した。これに代えて、図６が示すように、第１面１１Ｓと対向する方向から見て、突起部１２の外形の矩形における各辺の延びる方向に沿って、隣り合う突起部１２の中心Ｃ間の距離が隣接距離Ｐとなるように突起部１２が並んでいてもよい。
［経皮投与デバイスの製造方法］
上述のマイクロニードル１０の材料および製造方法について説明する。
マイクロニードル１０は、生体適合性を有する材料から形成されることが好ましい。マイクロニードル１０を構成する材料としては、例えば、シリコンや、ステンレス鋼、チタン、あるいはマンガン等の金属や、医療用シリコーン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカーボネート、あるいは環状オレフィンコポリマー等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。また、マイクロニードル１０は、皮膚が有する水分によって溶解する材料、すなわち、水溶性材料から構成されていてもよい。水溶性材料としては、水溶性高分子や多糖類を用いることができる。水溶性高分子としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、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）、プルラン、アルギン酸塩、ペクチン、キトサン、キトサンサクシナミド、オリゴキトサンが挙げられる。上述の材料のなかでも、キトサン、キトサンサクシナミド、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）は、生物学的に安全性が高いため、好適に用いることができる。また、多糖類としては、トレハロースやマルトースが挙げられる。水溶性材料から形成された突起部１２は、皮膚に刺された後、皮内で溶解する。
上述のマイクロニードル１０の材料および製造方法について説明する。
マイクロニードル１０は、生体適合性を有する材料から形成されることが好ましい。マイクロニードル１０を構成する材料としては、例えば、シリコンや、ステンレス鋼、チタン、あるいはマンガン等の金属や、医療用シリコーン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカーボネート、あるいは環状オレフィンコポリマー等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。また、マイクロニードル１０は、皮膚が有する水分によって溶解する材料、すなわち、水溶性材料から構成されていてもよい。水溶性材料としては、水溶性高分子や多糖類を用いることができる。水溶性高分子としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、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）、プルラン、アルギン酸塩、ペクチン、キトサン、キトサンサクシナミド、オリゴキトサンが挙げられる。上述の材料のなかでも、キトサン、キトサンサクシナミド、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）は、生物学的に安全性が高いため、好適に用いることができる。また、多糖類としては、トレハロースやマルトースが挙げられる。水溶性材料から形成された突起部１２は、皮膚に刺された後、皮内で溶解する。
また、マイクロニードル１０は、互いに異なる材料からなる複数の領域から構成されていてもよい。そして、互いに異なる材料から構成される領域は、層状を有していてもよい。換言すれば、マイクロニードル１０は、互いに異なる材料からなる複数の層から構成されていてもよい。
図７は、突起部１２の先端を含む部分が、第１の材料からなる第１層Ｒ１であり、突起部１２の基端を含む部分および基体１１が、第２の材料からなる第２層Ｒ２である例を示している。第１の材料と第２の材料とは異なる組成を有し、第１層Ｒ１と第２層Ｒ２との境界面は、基体１１の第１面１１Ｓと平行に広がっている。
なお、図７では、第１層Ｒ１と第２層Ｒ２との境界面が突起部１２の錐体部１４に位置する構成を例示したが、第１層Ｒ１と第２層Ｒ２との境界面は、錐体部１４と柱体部１３との境界に位置してもよいし、柱体部１３に位置してもよいし、突起部１２と基体１１との境界に位置してもよいし、基体１１に位置してもよい。また、第１層Ｒ１と第２層Ｒ２との境界面は、第１面１１Ｓと平行でなくてもよい。また、マイクロニードル１０は、互いに異なる材料からなる３以上の層から構成されていてもよい。
マイクロニードル１０によって投与される薬剤は、突起部１２の表面に付され、突起部１２による孔の形成とともに皮内に送り込まれてもよい。あるいは、突起部１２が上述のように溶解性を有する材料から形成されている場合には、薬剤は、突起部１２の内部に含まれて、突起部１２の溶解とともに皮内に送り込まれてもよい。あるいは、突起部１２に溝や孔が形成されており、この溝や孔に薬剤が充填されて、薬剤は、突起部１２による皮膚への孔の形成とともに皮内に送り込まれてもよい。また、突起部１２が皮膚に刺される前や後に、液状の薬剤が皮膚に塗布され、突起部１２によって形成された孔から、薬剤が皮内に送り込まれてもよい。さらには、これらの方式が組み合わされた形態によって、薬剤が投与されてもよい。なお、突起部１２が溶解性を有する材料から形成されている場合には、突起部１２を構成する水溶性材料が薬剤として機能してもよい。
薬剤は、皮内に投与されることにより機能する物質であれば、その種類は特に限定されない。薬剤としては、例えば、薬理活性物質や、化粧品組成物等が挙げられ、目的に応じて選択される。
薬理活性物質としては、例えば、インフルエンザ等のワクチン、癌患者等のための鎮痛薬、インスリン、生物製剤、遺伝子治療薬、注射剤、経口剤、または、皮膚適用製剤等が挙げられる。マイクロニードル１０を用いた経皮投与では、皮膚に形成された孔に薬剤が投与される。そのため、マイクロニードル１０を用いた経皮投与は、従来の経皮投与に用いられる薬理活性物質以外に、皮下注射が必要な薬理活性物質の投与にも利用できる。特に、マイクロニードル１０を用いた経皮投与は、投与の際に患者に痛みを与えないため、小児に対するワクチン等の注射剤の投与に適している。また、マイクロニードル１０を用いた経皮投与は、投与の際に患者が薬剤を飲むことを要しないため、経口剤を飲むことが困難な小児に対する経口剤の投与に適している。
化粧品組成物は、化粧品あるいは美容品として用いられる組成物である。化粧品組成物としては、例えば、保湿剤、色料、香料、または、シワやニキビや妊娠線等に対する改善効果や脱毛に対する改善効果等の美容効果を示す生理活性物質等が挙げられる。化粧品組成物として芳香を有する材料を用いると、マイクロニードル１０に匂いを付与することができるため、美容品に適したマイクロニードル１０が得られる。
上述の材料のなかでも、本実施形態のマイクロニードル１０の構成は、突起部１２の形成材料に水溶性高分子が用いられる場合に好適に適用できる。水溶性高分子を主成分とする突起部は、金属等の他の材料から構成される突起部と比較して変形しやすいため、突起部の変形のしにくさと皮膚への刺さりやすさとの両立が困難であるという課題が生じやすい。これに対し、突起部１２の形状および配置について本実施形態の構成を有するマイクロニードル１０であれば、突起部１２が水溶性高分子から構成されている場合であっても、突起部１２の変形のしにくさと皮膚への刺さりやすさとの双方を高めることができる。
なお、突起部１２の形成材料として用いられる水溶性高分子は、先に例示した水溶性高分子に限定されない。また、突起部１２の形成材料として水溶性高分子が用いられる場合、上述のように、突起部１２は、水溶性高分子に加えて薬剤を含んでいてもよく、また、水溶性高分子自体が薬剤として機能してもよい。また、突起部１２は、水溶性高分子に加えて、各種の添加剤を含んでいてもよい。突起部１２の主成分は、突起部１２を構成する成分のなかで最も高い含有率を有する成分であり、例えば、突起部１２のなかで５０質量％以上の含有率を有する成分である。
マイクロニードル１０は、マイクロニードル１０を構成する材料に応じて、各種の公知技術を用いて製造することが可能である。例えば、マイクロニードル１０が樹脂から形成される場合には、射出成形、押出成形、インプリント、ホットエンボス、または、キャスティング等の成形技術によって、マイクロニードル１０を形成することができる。また例えば、リソグラフィ法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、サンドブラスト法、レーザー加工法、精密機械加工法等の微細加工技術を用いてマイクロニードル１０を形成することもできる。また、これらのうちの複数の方法を組み合わせてマイクロニードル１０を形成してもよい。
また、上述の方法によってマイクロニードル１０の原版を形成し、原版の凹凸を反転させた凹版を作製して、凹版を用いてマイクロニードル１０を複製してもよい。凹版は、公知の形状転写法によって形成される。形状転写法としては、例えば、Ｎｉ電鋳法によってＮｉ製の凹版を形成する方法や、溶融した樹脂を用いて転写成形を行う方法等が挙げられる。これにより、突起部１２に対応する形状の窪みを有する凹版が形成される。
そして、形成された凹版に、マイクロニードル１０の形成材料が充填される。例えば、マイクロニードル１０が水溶性高分子から形成される場合には、水溶性高分子と薬剤とを含有する材料溶液が調整される。材料溶液の凹版への供給方法は、凹版の形状や大きさ等を考慮して公知の方法から適宜選択されればよい。例えば、材料溶液の供給方法としては、スピンコート法、ディスペンサを用いる方法、キャスティング法、インクジェット法等を用いることができる。凹版に充填された材料溶液が乾燥固化されることによって、マイクロニードル１０となる成形物が形成され、成形物が凹版から離型されることによって、マイクロニードル１０が得られる。
なお、凹版を用いて形成されるマイクロニードル１０は、水溶性高分子から形成されるマイクロニードル１０に限らない。例えば、熱プレス等によって凹版に熱可塑性樹脂を充填することによって、熱可塑性樹脂からなるマイクロニードル１０が形成されてもよい。
［実施例］
上述した経皮投与デバイスについて、具体的な実施例および比較例を用いて説明する。
＜実施例１＞
精密機械加工によってシリコン基板を加工し、円柱に円錐が接続した形状の突起部が、６列６行のマトリクス状に３６本配列されているマイクロニードルの原版を形成した。次に、上記原版の表面に、メッキ法によりニッケル膜を５００μｍの厚さに製膜した。そして、９０℃に加熱した重量パーセント濃度３０％の水酸化カリウム水溶液を用いたウェットエッチングにより原版を除去し、原版の凹凸が反転された、ニッケルから成る凹版を作製した。
上述した経皮投与デバイスについて、具体的な実施例および比較例を用いて説明する。
＜実施例１＞
精密機械加工によってシリコン基板を加工し、円柱に円錐が接続した形状の突起部が、６列６行のマトリクス状に３６本配列されているマイクロニードルの原版を形成した。次に、上記原版の表面に、メッキ法によりニッケル膜を５００μｍの厚さに製膜した。そして、９０℃に加熱した重量パーセント濃度３０％の水酸化カリウム水溶液を用いたウェットエッチングにより原版を除去し、原版の凹凸が反転された、ニッケルから成る凹版を作製した。
次に、ヒドロキシプロピルセルロースを水に溶解し、重量パーセント濃度が５％であるヒドロキシプロピルセルロース水溶液を調整した。上述の凹版にヒドロキシプロピルセルロース水溶液を充填し、９０℃に設定したホットプレートを用いて凹版とともに凹版に充填されたヒドロキシプロピルセルロース水溶液を加熱して、充填物を乾燥固化させた。固化した成形物を凹版から剥離したのち、成形物を円形に打抜いて、ヒドロキシプロピルセルロースからなる実施例１のマイクロニードルを得た。
実施例１のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は４００μｍ、柱体長Ｌ２は１００μｍ、錐体長Ｌ３は３００μｍ、先端角θは３０°、隣接距離Ｐは３００μｍであった。
＜実施例２＞
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる実施例２のマイクロニードルを得た。
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる実施例２のマイクロニードルを得た。
実施例２のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は２００μｍ、柱体長Ｌ２は５０μｍ、錐体長Ｌ３は１５０μｍ、先端角θは２５°、隣接距離Ｐは１００μｍであった。
＜実施例３＞
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる実施例３のマイクロニードルを得た。
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる実施例３のマイクロニードルを得た。
実施例３のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は１５０μｍ、柱体長Ｌ２は５０μｍ、錐体長Ｌ３は１００μｍ、先端角θは１０°、隣接距離Ｐは７０μｍであった。
＜実施例４＞
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる実施例４のマイクロニードルを得た。
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる実施例４のマイクロニードルを得た。
実施例４のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は３００μｍ、柱体長Ｌ２は１５０μｍ、錐体長Ｌ３は１５０μｍ、先端角θは３０°、隣接距離Ｐは２００μｍであった。
＜実施例５＞
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる実施例５のマイクロニードルを得た。
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる実施例５のマイクロニードルを得た。
実施例５のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は８００μｍ、柱体長Ｌ２は２００μｍ、錐体長Ｌ３は６００μｍ、先端角θは２５°、隣接距離Ｐは３５０μｍであった。
＜実施例６＞
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる実施例６のマイクロニードルを得た。
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる実施例６のマイクロニードルを得た。
実施例６のマイクロニードルが備える各突起部は、四角柱形状の柱体部と四角錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は３５０μｍ、柱体長Ｌ２は１００μｍ、錐体長Ｌ３は２５０μｍ、先端角θは１５°、隣接距離Ｐは２００μｍであった。
＜実施例７＞
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる実施例７のマイクロニードルを得た。
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる実施例７のマイクロニードルを得た。
実施例７のマイクロニードルが備える各突起部は、四角柱形状の柱体部と四角錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は７５０μｍ、柱体長Ｌ２は２００μｍ、錐体長Ｌ３は５５０μｍ、先端角θは３０°、隣接距離Ｐは３００μｍであった。
＜比較例１＞
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる比較例１のマイクロニードルを得た。
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる比較例１のマイクロニードルを得た。
比較例１のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は４００μｍ、柱体長Ｌ２は１００μｍ、錐体長Ｌ３は３００μｍ、先端角θは３０°、隣接距離Ｐは６００μｍであった。
＜比較例２＞
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる比較例２のマイクロニードルを得た。
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる比較例２のマイクロニードルを得た。
比較例２のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は１００μｍ、柱体長Ｌ２は５０μｍ、錐体長Ｌ３は５０μｍ、先端角θは１５°、隣接距離Ｐは４０μｍであった。
＜比較例３＞
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる比較例３のマイクロニードルを得た。
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる比較例３のマイクロニードルを得た。
比較例３のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は４００μｍ、柱体長Ｌ２は１００μｍ、錐体長Ｌ３は３００μｍ、先端角θは８°、隣接距離Ｐは３００μｍであった。
＜比較例４＞
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる比較例４のマイクロニードルを得た。
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる比較例４のマイクロニードルを得た。
比較例４のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は３００μｍ、柱体長Ｌ２は１５０μｍ、錐体長Ｌ３は１５０μｍ、先端角θは３５°、隣接距離Ｐは３００μｍであった。
＜比較例５＞
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる比較例５のマイクロニードルを得た。
原版の突起部の形状を変更したこと以外は、実施例１と同様の工程によって、ヒドロキシプロピルセルロースからなる比較例５のマイクロニードルを得た。
比較例５のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は５００μｍ、柱体長Ｌ２は３５０μｍ、錐体長Ｌ３は１５０μｍ、先端角θは２０°、隣接距離Ｐは３００μｍであった。
＜穿孔性能の評価＞
（変形の程度）
実施例１～７および比較例１～５の各々について、マイクロニードルを人の手でブタの皮膚に押し付けて突起部を皮膚に刺し、その後、マイクロニードルを皮膚から引き抜いた。引き抜いたマイクロニードルの突起部を顕微鏡で観察し、曲がりや折れ等の生じた突起部、すなわち、使用の前後で形状の変化が認められた突起部の数を計測した。形状の変化が認められた突起部の数が７個以下の場合を、突起部の変形のしにくさが十分である（表１にて「○」）とし、形状の変化が認められた突起部の数が８個以上の場合を、突起部の変形のしにくさが不十分である（表１にて「×」）とした。
（変形の程度）
実施例１～７および比較例１～５の各々について、マイクロニードルを人の手でブタの皮膚に押し付けて突起部を皮膚に刺し、その後、マイクロニードルを皮膚から引き抜いた。引き抜いたマイクロニードルの突起部を顕微鏡で観察し、曲がりや折れ等の生じた突起部、すなわち、使用の前後で形状の変化が認められた突起部の数を計測した。形状の変化が認められた突起部の数が７個以下の場合を、突起部の変形のしにくさが十分である（表１にて「○」）とし、形状の変化が認められた突起部の数が８個以上の場合を、突起部の変形のしにくさが不十分である（表１にて「×」）とした。
（穿刺性）
実施例１～７および比較例１～５の各々について、上述のマイクロニードルが引き抜かれた後のブタの皮膚を顕微鏡で観察し、突起部によって十分な深さの孔が形成されたことを示す穿刺痕の数を計測した。上記穿刺痕の数が３０個以上の場合を、突起部の皮膚への刺さりやすさが十分である（表１にて「○」）とし、上記穿刺痕の数が２９個以下の場合を、突起部の皮膚への刺さりやすさが不十分である（表１にて「×」）とした。
実施例１～７および比較例１～５の各々について、上述のマイクロニードルが引き抜かれた後のブタの皮膚を顕微鏡で観察し、突起部によって十分な深さの孔が形成されたことを示す穿刺痕の数を計測した。上記穿刺痕の数が３０個以上の場合を、突起部の皮膚への刺さりやすさが十分である（表１にて「○」）とし、上記穿刺痕の数が２９個以下の場合を、突起部の皮膚への刺さりやすさが不十分である（表１にて「×」）とした。
＜結果＞
表１は、実施例１～７および比較例１～５のマイクロニードルの各々について、突起部の形状、柱体長Ｌ２および錐体長Ｌ３、突起長Ｌ１に対する錐体長Ｌ３の比（Ｌ３／Ｌ２＋Ｌ３）、先端角θ、隣接距離Ｐを示すとともに、穿孔性能の評価結果を示す。なお、突起長Ｌ１に対する錐体長Ｌ３の比は、少数第３位を四捨五入して示している。
表１は、実施例１～７および比較例１～５のマイクロニードルの各々について、突起部の形状、柱体長Ｌ２および錐体長Ｌ３、突起長Ｌ１に対する錐体長Ｌ３の比（Ｌ３／Ｌ２＋Ｌ３）、先端角θ、隣接距離Ｐを示すとともに、穿孔性能の評価結果を示す。なお、突起長Ｌ１に対する錐体長Ｌ３の比は、少数第３位を四捨五入して示している。
一方、突起部の隣接距離Ｐが上記条件（ｂ）の範囲よりも大きい比較例１では、突起部の折れ等の変形が認められた。これは、隣接距離Ｐが大きいことに起因して、１つの突起部に加わる押圧力が過大になったためであることが示唆される。また、突起部の隣接距離Ｐが上記条件（ｂ）の範囲よりも小さい比較例２では、突起部が的確に刺さったことが確認できる穿刺痕が少なかった。これは、突起部が過度に密集して配置されており、隣接する突起部間の隙間が過度に小さいためであることが示唆される。
また、先端角θが上記条件（ａ）の範囲よりも小さい比較例３では、突起部の折れが多く認められ、折れた突起部が多いことにより、突起部が的確に刺さったことが確認できる穿刺痕が少なかった。これは、突起部の頂部が細いことにより突起部の強度が低いためであることが示唆される。また、先端角θが上記条件（ａ）の範囲よりも大きい比較例４では、突起部が的確に刺さったことが確認できる穿刺痕が少なかった。これは、突起部の頂部の鋭利さが穿刺のためには不十分であるためであることが示唆される。また、上記条件（ｃ）の範囲よりも錐体長Ｌ３の割合が小さい比較例５では、突起部の折れが多く認められ、折れた突起部が多いことにより、突起部が的確に刺さったことが確認できる穿刺痕が少なかった。これは、突起部における柱体部の割合が過度に大きく、基体の第１面と平行な力に対する突起部の強度が低いためであることが示唆される。
＜実施例８＞
突起部の形成材料として用いる水溶性高分子の種類を変更したこと以外は実施例１と同様の工程によって、実施例８のマイクロニードルを得た。すなわち、ヒドロキシプロピルセルロースに代えてキトサンサクシナミドを水に溶解し、重量パーセント濃度が５％であるキトサンサクシナミド水溶液を調整した。そして、実施例１で用いた凹版にキトサンサクシナミド水溶液を充填し、９０℃に設定したホットプレートを用いて凹版とともに凹版に充填されたキトサンサクシナミド水溶液を加熱して、充填物を乾燥固化させた。固化した成形物を凹版から剥離したのち、成形物を円形に打抜いて、キトサンサクシナミドからなる実施例８のマイクロニードルを得た。
突起部の形成材料として用いる水溶性高分子の種類を変更したこと以外は実施例１と同様の工程によって、実施例８のマイクロニードルを得た。すなわち、ヒドロキシプロピルセルロースに代えてキトサンサクシナミドを水に溶解し、重量パーセント濃度が５％であるキトサンサクシナミド水溶液を調整した。そして、実施例１で用いた凹版にキトサンサクシナミド水溶液を充填し、９０℃に設定したホットプレートを用いて凹版とともに凹版に充填されたキトサンサクシナミド水溶液を加熱して、充填物を乾燥固化させた。固化した成形物を凹版から剥離したのち、成形物を円形に打抜いて、キトサンサクシナミドからなる実施例８のマイクロニードルを得た。
実施例８のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は４００μｍ、柱体長Ｌ２は１００μｍ、錐体長Ｌ３は３００μｍ、先端角θは３０°、隣接距離Ｐは３００μｍであった。
＜比較例６＞
突起部の形状を変更したこと以外は、実施例８と同様の工程によって、キトサンサクシナミドからなる比較例６のマイクロニードルを得た。比較例６では、比較例１で用いた凹版を用いた。
突起部の形状を変更したこと以外は、実施例８と同様の工程によって、キトサンサクシナミドからなる比較例６のマイクロニードルを得た。比較例６では、比較例１で用いた凹版を用いた。
比較例６のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は４００μｍ、柱体長Ｌ２は１００μｍ、錐体長Ｌ３は３００μｍ、先端角θは３０°、隣接距離Ｐは６００μｍであった。
＜比較例７＞
突起部の形状を変更したこと以外は、実施例８と同様の工程によって、キトサンサクシナミドからなる比較例７のマイクロニードルを得た。比較例７では、比較例２で用いた凹版を用いた。
突起部の形状を変更したこと以外は、実施例８と同様の工程によって、キトサンサクシナミドからなる比較例７のマイクロニードルを得た。比較例７では、比較例２で用いた凹版を用いた。
比較例７のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は１００μｍ、柱体長Ｌ２は５０μｍ、錐体長Ｌ３は５０μｍ、先端角θは１５°、隣接距離Ｐは４０μｍであった。
＜穿孔性能の評価＞
実施例８、および、比較例６，７のマイクロニードルの各々について、実施例１～７、比較例１～５と同様の方法によって、変形の程度および穿刺性の評価を行った。
実施例８、および、比較例６，７のマイクロニードルの各々について、実施例１～７、比較例１～５と同様の方法によって、変形の程度および穿刺性の評価を行った。
＜結果＞
表２は、実施例８、および、比較例６，７のマイクロニードルの各々について、突起部の形状、柱体長Ｌ２および錐体長Ｌ３、突起長Ｌ１に対する錐体長Ｌ３の比（Ｌ３／Ｌ２＋Ｌ３）、先端角θ、隣接距離Ｐを示すとともに、穿孔性能の評価結果を示す。
表２は、実施例８、および、比較例６，７のマイクロニードルの各々について、突起部の形状、柱体長Ｌ２および錐体長Ｌ３、突起長Ｌ１に対する錐体長Ｌ３の比（Ｌ３／Ｌ２＋Ｌ３）、先端角θ、隣接距離Ｐを示すとともに、穿孔性能の評価結果を示す。
＜実施例９＞
実施例１で用いた凹版に、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）からなるシートを配置し、ホットプレートでＣＯＣシートを加熱溶融した。加熱溶融したＣＯＣシートを金属板を用いてプレスすることによって凹版の凹部にＣＯＣを充填した。その後、凹版とともに凹部に充填されたＣＯＣを冷却し、凹版から固化した成形物を剥離することによって、ＣＯＣからなる実施例９のマイクロニードルを得た。
実施例１で用いた凹版に、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）からなるシートを配置し、ホットプレートでＣＯＣシートを加熱溶融した。加熱溶融したＣＯＣシートを金属板を用いてプレスすることによって凹版の凹部にＣＯＣを充填した。その後、凹版とともに凹部に充填されたＣＯＣを冷却し、凹版から固化した成形物を剥離することによって、ＣＯＣからなる実施例９のマイクロニードルを得た。
実施例９のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は４００μｍ、柱体長Ｌ２は１００μｍ、錐体長Ｌ３は３００μｍ、先端角θは３０°、隣接距離Ｐは３００μｍであった。
＜比較例８＞
突起部の形状を変更したこと以外は、実施例９と同様の工程によって、ＣＯＣからなる比較例８のマイクロニードルを得た。比較例８では、比較例１で用いた凹版を用いた。
突起部の形状を変更したこと以外は、実施例９と同様の工程によって、ＣＯＣからなる比較例８のマイクロニードルを得た。比較例８では、比較例１で用いた凹版を用いた。
比較例８のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は４００μｍ、柱体長Ｌ２は１００μｍ、錐体長Ｌ３は３００μｍ、先端角θは３０°、隣接距離Ｐは６００μｍであった。
＜比較例９＞
突起部の形状を変更したこと以外は、実施例９と同様の工程によって、ＣＯＣからなる比較例９のマイクロニードルを得た。比較例９では、比較例２で用いた凹版を用いた。
突起部の形状を変更したこと以外は、実施例９と同様の工程によって、ＣＯＣからなる比較例９のマイクロニードルを得た。比較例９では、比較例２で用いた凹版を用いた。
比較例９のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は１００μｍ、柱体長Ｌ２は５０μｍ、錐体長Ｌ３は５０μｍ、先端角θは１５°、隣接距離Ｐは４０μｍであった。
＜穿孔性能の評価＞
実施例９、および、比較例８，９のマイクロニードルの各々について、実施例１～７、比較例１～５と同様の方法によって、変形の程度および穿刺性の評価を行った。
実施例９、および、比較例８，９のマイクロニードルの各々について、実施例１～７、比較例１～５と同様の方法によって、変形の程度および穿刺性の評価を行った。
＜結果＞
表３は、実施例９、および、比較例８，９のマイクロニードルの各々について、突起部の形状、柱体長Ｌ２および錐体長Ｌ３、突起長Ｌ１に対する錐体長Ｌ３の比（Ｌ３／Ｌ２＋Ｌ３）、先端角θ、隣接距離Ｐを示すとともに、穿孔性能の評価結果を示す。
表３は、実施例９、および、比較例８，９のマイクロニードルの各々について、突起部の形状、柱体長Ｌ２および錐体長Ｌ３、突起長Ｌ１に対する錐体長Ｌ３の比（Ｌ３／Ｌ２＋Ｌ３）、先端角θ、隣接距離Ｐを示すとともに、穿孔性能の評価結果を示す。
＜実施例１０＞
ヒドロキシプロピルセルロースを水に溶解して、重量パーセント濃度が５％であるヒドロキシプロピルセルロース水溶液を調整し、このヒドロキシプロピルセルロース水溶液にエバンスブルーを滴下して着色することにより、第１の材料溶液を得た。
ヒドロキシプロピルセルロースを水に溶解して、重量パーセント濃度が５％であるヒドロキシプロピルセルロース水溶液を調整し、このヒドロキシプロピルセルロース水溶液にエバンスブルーを滴下して着色することにより、第１の材料溶液を得た。
また、キトサンサクシナミドを水に溶解し、重量パーセント濃度が５％であるキトサンサクシナミド水溶液を調整することにより、第２の材料溶液を得た。
実施例１で用いた凹版に第１の材料溶液を充填した後、充填した第１の材料溶液の一部をスキージで凹版の外に掻き出した。その後、９０℃に設定したホットプレートを用いて、凹版に充填された第１の材料溶液を加熱して、充填物を乾燥固化させた。
実施例１で用いた凹版に第１の材料溶液を充填した後、充填した第１の材料溶液の一部をスキージで凹版の外に掻き出した。その後、９０℃に設定したホットプレートを用いて、凹版に充填された第１の材料溶液を加熱して、充填物を乾燥固化させた。
固化した第１の材料溶液の充填物の上から、さらに、凹版に第２の材料溶液を充填し、９０℃に設定したホットプレートを用いて、凹版に充填された第２の材料溶液を加熱して、充填物を乾燥固化させた。
固化した成形物を凹版から剥離したのち、成形物を円形に打抜いて、実施例１０のマイクロニードルを得た。実施例１０のマイクロニードルは、互いに異なる材料からなる２つの層から構成されている。
実施例１０のマイクロニードルが備える各突起部は、円柱形状の柱体部と円錐形状の錐体部とを備え、各突起部において、突起長Ｌ１は４００μｍ、柱体長Ｌ２は１００μｍ、錐体長Ｌ３は３００μｍ、先端角θは３０°、隣接距離Ｐは３００μｍであった。また、各突起部を顕微鏡で観察したところ、突起部の先端付近が青色に着色されていることが確認された。
実施例１０のマイクロニードルについて、実施例１～７、比較例１～５と同様の方法によって、変形の程度および穿刺性の評価を行った。変形の程度の評価について、穿孔の前後で形状の変化が認められた突起部の数は７個以下であり、穿刺性の評価について、突起部によって十分な深さの孔が形成されたことを示す穿刺痕の数は、３０個以上であった。これにより、実施例１０のマイクロニードルでは、突起部の変形のしにくさと皮膚への刺さりやすさとの双方が良好であることが確認され、突起部の穿孔性能が高められることが示された。
以上、実施例および比較例を用いて示したように、本願の発明者は、錐体部１４の先端角θ、突起部１２の隣接距離Ｐ、突起部１２の形状、突起長Ｌ１に対する錐体長Ｌ３の比がそれぞれ突起部１２の穿孔性能にどのように影響を与えるかをこれらの要素の相互の関連性を考慮しつつ分析し、突起部の変形のしにくさと皮膚への刺さりやすさとの双方を向上することのできる条件を見出した。
以上説明したように、上記実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）複数の突起部１２の各々が、柱体部１３と錐体部１４とから構成され、上記（ａ）～（ｃ）の条件が満たされている。こうした構成によれば、突起部１２の頂部が十分に鋭利であるため、突起部１２が皮膚に刺さりやすくなる。そして、突起部１２が柱体と錐体とが接続された形状を有するため、突起部の全体が錐体形状を有する構成と比較して、同じ大きさの先端角θをこれらの突起部が有する場合において突起部１２の底面の大きさがより小さくなる。したがって、突起部１２の隣接距離Ｐをより小さくして、複数の突起部１２を密に配置することができる。それゆえ、基体１１にかかる押圧力を分散させ、各突起部１２にかかる力を小さくすることができるため、突起部１２が鋭利な頂部を有する構成でありながら、穿孔に際して突起部１２が変形することが抑えられる。さらに、突起部１２における柱体部１３の割合が大きくなりすぎないため、突起部１２が柱体と錐体とが接続された形状を有する構成であっても、第１面１１Ｓと平行な方向の力に対する突起部１２の強度が低下することが抑えられる。このように、上記構成によれば、突起部１２の変形のしにくさと皮膚への刺さりやすさとの双方が向上するため、複数の突起部１２の各々についての穿孔性能が高められる。
（１）複数の突起部１２の各々が、柱体部１３と錐体部１４とから構成され、上記（ａ）～（ｃ）の条件が満たされている。こうした構成によれば、突起部１２の頂部が十分に鋭利であるため、突起部１２が皮膚に刺さりやすくなる。そして、突起部１２が柱体と錐体とが接続された形状を有するため、突起部の全体が錐体形状を有する構成と比較して、同じ大きさの先端角θをこれらの突起部が有する場合において突起部１２の底面の大きさがより小さくなる。したがって、突起部１２の隣接距離Ｐをより小さくして、複数の突起部１２を密に配置することができる。それゆえ、基体１１にかかる押圧力を分散させ、各突起部１２にかかる力を小さくすることができるため、突起部１２が鋭利な頂部を有する構成でありながら、穿孔に際して突起部１２が変形することが抑えられる。さらに、突起部１２における柱体部１３の割合が大きくなりすぎないため、突起部１２が柱体と錐体とが接続された形状を有する構成であっても、第１面１１Ｓと平行な方向の力に対する突起部１２の強度が低下することが抑えられる。このように、上記構成によれば、突起部１２の変形のしにくさと皮膚への刺さりやすさとの双方が向上するため、複数の突起部１２の各々についての穿孔性能が高められる。
（２）柱体部１３が円柱形状を有し、錐体部１４が円錐形状を有する構成や、柱体部１３が四角柱形状を有し、錐体部１４が四角錐形状を有する構成によれば、柱体と錐体とが接続された形状の突起部１２を的確に実現することができる。また、これらの形状は、柱体と錐体とが接続された形状のなかでは、曲率の変化する部分や角部の比較的少ない単純な形状であるため、突起部１２の製造が容易である。
（３）基体１１の第１面１１Ｓと対向する方向から見て、複数の突起部１２が、マトリクス状に配列されており、第１面１１Ｓにおいて互いに直交する２つの方向の各々に沿って、互いに隣接する突起部１２の中心間の距離を隣接距離Ｐとして並んでいる。こうした構成によれば、各突起部１２が一定の間隔を空けて規則的に位置するため、基体１１にかかる押圧力が均等に分散される。したがって、各突起部１２における穿孔性能のばらつきが抑えられる。
（４）水溶性高分子を主成分とする突起部は、金属等の他の材料から構成される突起部と比較して変形しやすいため、突起部の変形のしにくさと皮膚への刺さりやすさとの両立が困難であるという課題が顕著になりやすい。上記実施形態のマイクロニードル１０によれば、突起部１２が水溶性高分子を含む材料から構成されている場合においても、突起部１２の変形のしにくさと皮膚への刺さりやすさとの双方を向上させることができるため、有益性が高い。
［変形例］
上記実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
・各突起部１２について、上記（ａ）～（ｃ）の条件が満たされていれば、複数の突起部１２において、先端角θや隣接距離Ｐや突起長Ｌ１に対する錐体長Ｌ３の比は一定でなくてもよい。また、柱体部１３や錐体部１４には溝や孔が形成されていてもよい。
上記実施形態は、以下のように変更して実施することが可能である。
・各突起部１２について、上記（ａ）～（ｃ）の条件が満たされていれば、複数の突起部１２において、先端角θや隣接距離Ｐや突起長Ｌ１に対する錐体長Ｌ３の比は一定でなくてもよい。また、柱体部１３や錐体部１４には溝や孔が形成されていてもよい。
１０…マイクロニードル、１１…基体、１１Ｓ…第１面、１１Ｔ…第２面、１２…突起部、１３…柱体部、１４…錐体部、Ｌ１…突起長、Ｌ２…柱体長、Ｌ３…錐体長、Ｐ…隣接距離、θ…先端角。
Claims (5)
- 第１面を有する基体と、
前記第１面から突き出た複数の突起部と、を備え、
前記突起部は、前記第１面から延びる柱体形状を有する柱体部と、前記柱体部において前記第１面側に位置する底面とは反対側の面である上面から延びる錐体形状を有する錐体部とを備え、
前記突起部に含まれる薬剤を皮内に送る、あるいは、薬剤を皮内に送るための孔を前記突起部によって形成する経皮投与デバイスであって、
前記複数の突起部の各々において、
前記第１面と平行な方向から見た前記錐体部の頂部が有する最大の角度が１０°以上３０°以下であり、
前記第１面と直交する方向における前記突起部の基端から先端までの長さが突起長であり、かつ、前記第１面と直交する方向における前記錐体部の基端から先端までの長さが錐体長であって、前記突起長に対する前記錐体長の比が０．４５以上０．７５以下であり、
前記第１面と対向する方向から見て、前記突起部の外形が示す図形の重心が前記突起部の重心であって、前記突起部と当該突起部に最も近い他の突起部との前記重心間の距離である隣接距離が５０μｍ以上３５０μｍ以下であることを特徴とする
経皮投与デバイス。 - 前記柱体部は円柱形状を有し、前記錐体部は円錐形状を有することを特徴とする
請求項１に記載の経皮投与デバイス。 - 前記柱体部は四角柱形状を有し、前記錐体部は四角錐形状を有することを特徴とする
請求項１に記載の経皮投与デバイス。 - 前記第１面と対向する方向から見て、前記複数の突起部は、前記第１面において互いに直交する２つの方向の各々に沿って、互いに隣接する前記突起部の前記重心間の距離が前記隣接距離となるように並んでいることを特徴とする
請求項１～３のいずれか一項に記載の経皮投与デバイス。 - 前記突起部は、水溶性高分子を含む材料から構成されていることを特徴とする
請求項１～４のいずれか一項に記載の経皮投与デバイス。
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