JP7230377B2

JP7230377B2 - マイクロニードル

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Publication number: JP7230377B2
Application number: JP2018165858A
Authority: JP
Inventors: 寿美上野
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2018-09-05
Filing date: 2018-09-05
Publication date: 2023-03-01
Anticipated expiration: 2038-09-05
Also published as: JP2020036785A

Description

本発明は、薬剤の投与のために用いられるマイクロニードルに関する。

ワクチン等の薬剤を体内に投与する方法として、マイクロニードルを用いる方法が知られている。マイクロニードルは、先端に向かって尖った針形状を有する突起部を基体部の表面に備えている。マイクロニードルを用いる投与方法は、突起部を皮膚に刺すことによって皮膚に孔を形成し、この孔から薬剤を皮内に送り込むことで薬剤を投与する方法である。突起部の長さは、皮膚における真皮層の神経細胞に達しない長さであるため、マイクロニードルを用いる投与方法では、注射針を用いて皮下に薬剤を投与する方法と比べて、皮膚に孔が形成されるときの痛みが抑えられる。

マイクロニードルを用いた薬剤の投与方式の１つでは、突起部の延びる方向に基体部と突起部とを貫通する貫通孔が形成されたマイクロニードルが用いられ、貫通孔を通して液状の薬剤が皮内に投与される（例えば、特許文献１参照）。こうしたマイクロニードルは、例えば、注射針のように注射筒に取り付けられて用いられる。薬剤の投与に際しては、注射筒の備える押子が押されることによって、注射筒の外筒に充填されている薬剤が突起部に向けて押圧され、その結果、薬剤は、貫通孔を通って突起部の先端から出て皮内に入る。

特開２０１５－７０８６９号公報

ところで、針の先端が皮下に到達する皮下注射と異なり、薬剤が投与されている間、マイクロニードルの突起部の先端は皮内に位置する。この皮内では皮下と比べて密に組織が詰まっていること、突起部の貫通孔の径が一般的な注射針の貫通孔の径と比較して小さいこと等の要因によって、貫通孔から皮内へ薬剤が円滑に流れ出ることが妨げられ、皮膚表面から薬剤が漏れ出す（以下、液漏れ）する場合がある。それゆえ、皮内への薬剤の円滑な投与の観点からは、突起部が有する薬剤の流路やマイクロニードル突起部の貫通孔開口部の構成には、未だ改良の余地が残されている。
本発明は、薬剤が液漏れしにくいマイクロニードルを提供することを目的とする。

上記課題を解決するマイクロニードルは、支持面を有する基体部と、
支持面から突き出た突起部と、を備え、
突起部は、突起部の内部において突起部の基端から尖端に向けて延びる主流路と、主流路から突起部の周面に向けて延びて周面に開口する副流路とを有し、周面は、突起部の尖端点を縁部に含み支持面に対して傾斜した尖端面と、縁部のなかで尖端点を含む辺を尖端面と共有する側面と、縁部のなかで尖端点を含まない辺を尖端面と共有する側面とを含み、副流路の開口部である副流路開口部は、突起部の尖端側の幅より基端側の幅の方が小さい形状であり、尖端面、尖端点を含む辺を尖端面と共有する側面、および尖端点を含まない辺を尖端面と共有する側面のうち、隣接する面をまたがないように形成され、主流路における当該主流路の延びる方向の両端部のうち、突起部の基端側の端部は支持面を貫通する開口端であり、突起部の先端側の端部は突起部の尖端点に達していない。

上記構成によれば、副流路の開口は突起部の周面に位置し、この副流路開口部の形状が、突起部の尖端側の幅より基端側の幅の方が小さく、この開口部から薬剤が皮内に放出される。突起部が皮膚に刺さった状態において、皮内の組織は、突起部の長さ方向よりも幅方向に広く広がっているため、従来のように突起部の長さ方向に沿った貫通孔の端部が突起部の尖端付近に開口している構成よりも、上記構成の方が、皮下への薬剤の漏れを抑えて皮内に薬剤を拡散させやすい。そして、こうした副流路における副流路開部形状が皮膚表面に近い領域が狭く、皮内に相当する領域の方が広い形状であることによって、副流路から薬剤を拡散させる際に皮膚表面への液漏れを防ぐことができる。

上記構成において、副流路の延びる方向と直交する断面において副流路が区画する領域の最小面積は、３００μｍ^２以上であってもよい。また、主流路の延びる方向と直交する断面において主流路が区画する領域の最小面積は、３００μｍ^２以上であってもよい。上記構成によれば、副流路および主流路の大きさが十分に確保され、副流路から皮内へ薬剤をより円滑に放出することができる。

上記構成において、副流路は、尖端面に開口していてもよい。

上記構成によれば、突起部を構成する要素の中で特徴的な斜面に開口させるため、例えば副流路を追加工して作製する場合等においては、加工面を容易に見つけることができるため加工位置を間違えにくく、円滑に加工することができる。また、作製されたマイクロニードルの成形状態を検品する場合においても、見落としにくい。

支持面と対向する方向から見て、尖端点が尖端面の縁部に位置する構成では、突起部が皮膚に刺さるとき、突起部は、尖端面を押圧する力、すなわち、突起部の中心に対して尖端点が位置する側に突起部を倒そうとする力を大きく受ける。副流路が、尖端面に開口している構成であれば、皮膚に刺さる際に突起部にかかった力により変形した場合においても、開口部は閉塞しにくく、薬剤が放出できなくなるというリスクを低減できる。

上記構成において、副流路は、突起部の周面のうち、尖端点を含まない辺を尖端面と共有する側面に開口していてもよい。また、突起部の周面のうち、尖端点を含まない辺を尖端面と共有するいずれの側面にも開口していてもよい。

上記のように副流路が、尖端点を含まない側面に開口している構成であれば、副流路が尖端点を含む側面に開口している構成と比較して、上記突起部を倒そうとする力に対する突起部の強度が高められる。

上記構成において、突起部は、支持面から延びる柱体形状を有する柱状部と、柱状部の頂部から延びて突起部の先端に向かって尖る錐状部とを有し、副流路は錐状部の周面に開口していてもよい。

上記構成によれば、突起部が、先端に向けて尖る錐状部を有していることによって、皮膚に突起部が刺さりやすい。その一方で、突起部が、柱状部を有しているため、突起部によって形成された孔の径が皮膚の表面付近で広がることが抑えられる。その結果、皮内に投与された薬剤が皮膚の表面に漏れにくくなる。そして、副流路が錐状部の周面に開口しているため、薬剤が皮膚の表面に漏れにくくなる効果が高められる。

上記構成において、副流路開口部は、支持面と平行な方向に沿って延びる底辺と、底辺よりも基体部側に位置する頂角とを含む逆三角形形状としてもよい。副流路開口部を逆三角形の構成とすると、加工しやすい単純な形状でありながら皮膚表面に近づくほど開口面積が小さくなる形状とすることが可能であり、マイクロニードルの量産性の効果が高められる。

本発明によれば、液漏れしにくい薬剤投与を可能とすることができる。

本発明の一実施形態に係るマイクロニードルの正面図および断面図本発明の他の例に係るマイクロニードルの正面図本発明のさらに他の例に係るマイクロニードルの正面図本発明のさらに他の例に係るマイクロニードルの正面図本発明のさらに他の例に係るマイクロニードルの正面図本発明のさらに他の例に係るマイクロニードルの正面図本発明のさらに他の例に係るマイクロニードルの正面図本発明の一実施形態に係るマイクロニードルの主流路と副流路との構造を示す斜視図および断面図本発明の一実施形態に係るマイクロニードルの断面図本発明の一実施形態に係るマイクロニードルの平面図マイクロニードルが注射筒に取り付けられた形態を示す図変形例に係るマイクロニードルの斜視図変形例に係るマイクロニードルの斜視図

図１～図１３を参照して、マイクロニードルの一実施形態について説明する。
［マイクロニードルの全体構成］
図１の（ａ）および（ｂ）が示すように、マイクロニードル１０は、支持面１１Ｓを有する基体部１１と、支持面１１Ｓから突き出た突起部１２とを備えている。

支持面１１Ｓは、突起部１２の基端を支持している。支持面１１Ｓの形状は特に限定されず、支持面１１Ｓは円形状であってもよいし、多角形形状であってもよい。基体部１１は、図１に示す例のように平板状であってもよいし、あるいは、支持面１１Ｓから突起部１２とは反対方向に延びる筒状であってもよい。基体部１１は、基体部１１の外周部等に、マイクロニードル１０に液状の薬剤である液剤を供給するための器具とマイクロニードル１０とを接続するための溝や突起等の構造を有していてもよい。

突起部１２は、支持面１１Ｓから延びる柱体形状を有する柱状部１３と、柱状部１３の頂部から延びる錐体をその延びる方向に対して斜めに切断した形状を有する錐状部１４とから構成される。

詳細には、柱状部１３は、四角柱形状を有し、支持面１１Ｓ内に区画された正方形形状の底面から延びる４つの側面１３Ｄを備える。側面１３Ｄは、支持面１１Ｓに直交している。また、錐状部１４は、四角錐をその延びる方向に対して斜めに切断した形状を有しており、４つの側面１４Ｄと、これらの側面１４Ｄの各々と辺を共有して繋がる１つの尖端面１４Ｔとを備えている。

側面１４Ｄは、支持面１１Ｓに対して傾斜しており、１つの側面１４Ｄは、１つの側面１３Ｄと１辺を共有している。尖端面１４Ｔもまた、支持面１１Ｓに対して傾斜しており、尖端面１４Ｔに含まれる辺は、いずれも、支持面１１Ｓに対して傾斜している。図１に示す例では、尖端面１４Ｔが有する頂点のなかで最も基体部１１に近い頂点、すなわち、最も突起部１２の基端側に位置する頂点は、錐状部１４における基端側の端部、すなわち、柱状部１３と接する端部に位置している。こうした構成においては、尖端面１４Ｔにおける最も基体部１１に近い頂点を尖端面１４Ｔと共有する側面１４Ｄは、三角形形状を有する。

尖端面１４Ｔは、最も基体部１１に近い頂点と最も基体部１１から離れた頂点とを結ぶ直線に対して線対称な形状を有し、最も基体部１１から離れた頂点が、突起部１２の尖端の点である尖端点Ｐを構成している。

突起部１２の周面は、上記４つの側面１３Ｄと、４つの側面１４Ｄと、尖端面１４Ｔとから構成される。突起部１２の支持面１１Ｓからの長さは、尖端点Ｐにて最も大きくなっている。

突起部１２は、その内部に、突起部１２の基端から先端に向けて延びる１つの主流路１５ｍと、主流路１５ｍから突起部１２の周面に向けて延びる１つの副流路１５ｓとを有している。主流路１５ｍと副流路１５ｓとは互いに連通し、主流路１５ｍおよび副流路１５ｓの各々は、突起部１２の内部に、流体を流すことの可能な空間を区画している。主流路１５ｍは支持面１１Ｓを貫通してマイクロニードル１０の外部と連通し、副流路１５ｓは突起部１２の周面に開口している。

マイクロニードル１０の備える突起部１２の数は１つであってもよいし、複数であってもよい。マイクロニードル１０が１つの突起部１２を備える場合、突起部１２は支持面１１Ｓの中央に位置することが好ましい。また、マイクロニードル１０が複数の突起部１２を備える場合、複数の突起部１２は、支持面１１Ｓ上に、例えば、格子状や、円形状や、同心円状に配列される。

［副流路開口部の詳細構成］
図１の（ａ）および図２～図７を参照して、副流路１５ｓの周面における開口部である副流路開口部２０の詳細な構成について説明する。図１の（ａ）および図２～図７は、尖端面に副流路開口部を有するマイクロニードルの実施形態のいくつかの例について突起部を正面から見た正面図である。

図１の（ａ）および図２～図７はマイクロニードルの正面図であり、一例として尖端点Ｐを含み支持面１１Ｓに対して斜めの面である尖端面１４Ｔに副流路開口部２０が位置している。副流路開口部２０は突起部１２の尖端側の幅より突起部１２の基体部１１側の幅が小さい形状である。

副流路開口部２０の具体的な形状は、一例として図１の（ａ）および図２～図７に示すように、支持面１１Ｓと平行な方向に沿って延びる底辺と、この底辺より基体部１１側に位置する頂角とを含む三角形（以下では、逆三角形という）（図１）、Ｘ形状（図２）、上辺より下辺が小さい台形（図３）、尖端点Ｐ側が大きく基体部１１が小さい矩形となるよう組み合わせた多角形（図４）、矩形と逆三角形を組み合わせた形状（図５）、矩形をＶ字に組み合わせた形状（図６）、開口部の内側方向へ湾曲した領域を有する形状（図７）、などでよい。

［流路の詳細構成］
図８～図１０を参照して、主流路１５ｍおよび副流路１５ｓの詳細な構成について説明する。図８の（ａ）は、主流路１５ｍおよび副流路１５ｓの外形を実線で示し、突起部１２の外形を二点鎖線で示す図であり、図８の（ｂ）は、副流路１５ｓの延びる方向に沿った突起部１２の断面を示す図である。

図８の（ａ）および（ｂ）が示すように、主流路１５ｍは、突起部１２の中央部に位置し、突起部１２の長さ方向、すなわち、支持面１１Ｓと直交する方向に沿って延びている。主流路１５ｍの延びる方向における両端部のうち、突起部１２の基端側の端部は開口端である。例えば、主流路１５ｍは、基体部１１を貫通して基体部１１における支持面１１Ｓとは反対側の面に開口している。一方、主流路１５ｍの延びる方向における両端部のうち、突起部１２の先端側の端部は、突起部１２の先端に達していてない。すなわち、主流路１５ｍにおける突起部１２の先端側の端部は、突起部１２の尖端面１４Ｔに達していない。

副流路１５ｓは、突起部１２の幅方向、すなわち、支持面１１Ｓと平行な方向に沿って延びている。副流路１５ｓの延びる方向における両端部のうち、一方の端部は主流路１５ｍに接続し、他方の端部は、突起部１２における錐状部１４の側面１４Ｄに開口している。尖端面１４Ｔおよび柱状部１３の側面１３Ｄは、流路の端部である開口を有していない。

主流路１５ｍと副流路１５ｓとによって、突起部１２の内部には、主流路１５ｍの開口端から副流路１５ｓの開口へ向かう流体の流路が形成されており、この流路は、主流路１５ｍと副流路１５ｓとの接続部分で折れ曲がっている。

主流路１５ｍについて、各流路の延びる方向と直交する断面において各流路が区画する領域は円形状を示す。主流路１５ｍの延びる方向と直交する断面において主流路１５ｍが区画する領域の面積が主流路面積Ｍｓであり、１つの主流路１５ｍにおいて、主流路面積Ｍｓは一定である。主流路面積Ｍｓは、３００μｍ^２以上であることが好ましい。

副流路１５ｓについて、各流路の延びる方向と直交する断面において各流路が区画する領域は副流路開口部２０の形状と同じ形状であってもよいし異なってもよい。副流路１５ｓの延びる方向と直交する断面において副流路１５ｓが区画する領域の面積が副流路面積Ｓｓであり、１つの副流路１５ｓにおいて、副流路面積Ｓｓは一定である。
副流路面積Ｓｓは、３００μｍ^２以上であることが好ましい。
主流路面積Ｍｓと副流路面積Ｓｓとは、等しくてもよいし、異なっていてもよい。

突起部１２の長さＬｔは、突起部１２の長さ方向、すなわち、支持面１１Ｓと直交する方向における支持面１１Ｓから突起部１２の尖端点Ｐまでの長さである。突起部１２の長さＬｔは、皮膚の最外層である角質層を貫通し、かつ、皮下へ到達しない長さであることが好ましく、具体的には２００μｍ以上２０００μｍ以下であることが好ましい。

また、柱状部１３の長さＬｃは、突起部１２の長さ方向における支持面１１Ｓから柱状部１３の頂部までの長さであり、柱状部１３の長さＬｃは、突起部１２の長さＬｔの１／２０以上１／２以下であることが好ましい。

突起部１２の幅Ｗｔは、突起部１２の幅方向、すなわち、支持面１１Ｓと平行な方向における突起部１２の最大の長さである。つまり、突起部１２の幅Ｗｔは、支持面１１Ｓ内に区画された突起部１２の底面が示す正方形の対角線の長さである。突起部１２の幅Ｗｔは、１５０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。

主流路１５ｍの高さＨｍは、突起部１２の長さ方向における支持面１１Ｓからの主流路１５ｍの長さであり、すなわち、支持面１１Ｓから、主流路１５ｍにおける突起部１２の先端側の端部までの長さである。主流路１５ｍの高さＨｍは、突起部１２の長さＬｔよりも小さい。

副流路１５ｓの高さＨｓは、突起部１２の長さ方向における支持面１１Ｓから副流路開口部２０の基体部１１側下端までの距離である。

副流路１５ｓの高さＨｓは、１００μｍ以上であることが好ましい。換言すれば、副流路開口部２０の基体部１１側下端と、支持面１１Ｓとは、１００μｍ以上、離れていることが好ましい。副流路１５ｓの高さＨｓが１００μｍ以上であれば、突起部１２に供給された薬剤が、突起部１２における支持面１１Ｓの付近、すなわち、皮膚の表面に近い部位から流れ出ることが抑えられる。そのため、皮内に投与すべき薬剤が皮膚の表面に漏れ出ることが抑えられる。なお、副流路１５ｓの高さＨｓは、１５００μｍ以下であることが好ましい。

副流路１５ｓは、図８の（ｂ）が示すように、主流路１５ｍにおける突起部１２の先端側の端部と同じ高さから延びていてもよい。あるいは、副流路１５ｓは、図９が示すように、主流路１５ｍと接続される端部において、主流路１５ｍにおける突起部１２の先端側の端部よりも、突起部１２の基端側に位置してもよい。いずれの場合であれ、副流路１５ｓの高さＨｓは、主流路１５ｍの高さＨｍよりも小さい。

図８の（ｂ）に示す構成では、副流路１５ｓと主流路１５ｍとの接続部分において、主流路１５ｍにおける突起部１２の先端側の端部の位置と、副流路１５ｓにおける突起部１２の先端側の端部の位置とは、突起部１２の長さ方向において一致している。

一方、図９に示す構成では、突起部１２の長さ方向において、主流路１５ｍは、副流路１５ｓを越えて突起部１２の先端側へ延び、副流路１５ｓと主流路１５ｍとの接続部分には、段差部１６が形成されている。図９に示す構成は、図８の（ｂ）に示す構成と比較して、主流路１５ｍの後に副流路１５ｓを形成する方法によってマイクロニードル１０を製造する場合に、主流路１５ｍと副流路１５ｓとの位置合わせに高い精度が必要とされない。

図１０が示すように、支持面１１Ｓと対向する方向から見て、突起部１２の尖端点Ｐは、尖端面１４Ｔの縁部に位置する。副流路１５ｓが開口している側面１４Ｄは、突起部１２の尖端点Ｐを含まない側面１４Ｄであって、尖端面１４Ｔの有する辺のなかで傾斜の下側に位置する辺、すなわち、突起部１２の基端に近い辺を尖端面１４Ｔと共有する側面１４Ｄである。換言すれば、副流路１５ｓは、４つの側面１４Ｄを、尖端点Ｐに近い２つ側面１４Ｄと尖端点Ｐから遠い２つ側面１４Ｄとに分けたとき、尖端点Ｐから遠い２つの側面１４Ｄのいずれかに開口している。尖端点Ｐに近い側面１４Ｄは、尖端面１４Ｔの縁部のなかで尖端点Ｐを含む辺を尖端面１４Ｔと共有する側面１４Ｄであり、尖端点Ｐから遠い側面１４Ｄは、尖端面１４Ｔの縁部のなかで尖端点Ｐを含まない辺を尖端面１４Ｔと共有する側面１４Ｄである。

尖端点Ｐが尖端面１４Ｔの縁部に位置する構成では、突起部１２が皮膚に刺さるとき、突起部１２は、尖端面１４Ｔを押圧する力、すなわち、突起部１２を突起部１２の中心に対して尖端点Ｐが位置する側に倒そうとする力を大きく受ける。したがって、副流路１５ｓが、尖端点Ｐから遠い側面１４Ｄに開口している構成であれば、副流路１５ｓが尖端点Ｐに近い側面１４Ｄに開口している構成と比較して、上記突起部１２を尖端点Ｐが位置する側に倒そうとする力に対する突起部１２の強度が高められる。

［作用］
図１１を参照して、本実施形態のマイクロニードル１０の作用について説明する。
図１１が示すように、マイクロニードル１０は、注射筒３０の備える外筒３１の筒先に取り付けられる。薬剤の投与に際しては、マイクロニードル１０が薬剤の投与対象の皮膚に押し当てられることによって、突起部１２が皮膚を刺す。そして、突起部１２が皮膚を刺した状態で、押子３２がマイクロニードル１０に向けて押し込まれる。押子３２が押し込まれることによって、外筒３１に充填されている液状の薬剤ｌｍが、突起部１２の主流路１５ｍに供給され、さらに、薬剤ｌｍは、主流路１５ｍから副流路１５ｓへ流れる。そして、薬剤ｌｍは、突起部１２の側面１４Ｄの開口から出て皮内に入る。

従来のように、突起部の長さ方向に沿った貫通孔の端部が突起部の尖端付近に開口している構成では、突起部の長さ方向に沿って薬剤が放出されることに対し、本実施形態の突起部１２からは、突起部１２の幅方向に沿って薬剤が放出される。突起部１２が皮膚に刺さった状態において、皮内の組織は、突起部１２の長さ方向よりも幅方向に広く広がっているため、従来の構成よりも、本実施形態の構成の方が、皮下への薬剤の漏れを抑えて皮内に薬剤を拡散させやすい。

また、突起部１２は、その長さ方向に沿って尖端点Ｐから皮膚に挿入される。そのため、従来のように突起部の長さ方向に沿った貫通孔の端部が突起部の尖端付近に開口している構成よりも、本実施形態のように、突起部１２の長さ方向とは異なる方向に延びる副流路１５ｓの端部が突起部１２の周面に開口している構成の方が、穿孔の過程で薬剤の流路内に皮膚の組織が入り込みにくい。

また、本実施形態のように、突起部１２の長さ方向とは異なる方向に延びる副流路１５ｓの端部の副流路開口部２０が、突起部１２の尖端側の幅より突起部の基端側の幅の方が小さい形状としている構成とすることにより、皮内に留まる領域の開口が広く、皮膚表面に近い領域の開口が狭くなり、皮膚表面に薬剤が液漏れしにくい。

さらに副流路開口部２０を逆三角形の構成とすると、加工しやすい単純な形状でありながら皮膚表面に近づくほど開口面積が小さくなる形状とすることが可能であり、液漏れと加工性のいずれにおいても効果的である。

ここで、副流路面積Ｓｓが小さいと、突起部１２からの薬剤の流出口が小さくなるため、薬剤が副流路１５ｓから皮内へ円滑に流れ出にくい。特に薬剤が水溶液であった場合、最小の副流路面積Ｓｓが１００μｍ^２以上、さらには３００μｍ^２以上あることによって、副流路１５ｓから皮内へ薬剤を円滑に放出することが可能である。薬剤に粒子が含まれている場合、その粒子の形状や特性に随時合わせた形状とすることができる。薬剤が放出されやすい性質を有する場合、最小の副流路面積Ｓｓはより小さくすることもできる。

このように、本実施形態のマイクロニードル１０によれば、薬剤の円滑な投与が可能である。その結果、薬剤の押圧に要する力の増大や薬剤の投与に要する時間の増大が抑えられるため、薬剤の投与者や被投与者の負担が大きくなることを抑えられる。また、皮内に広がることのできる薬剤の量が制限されることに起因して薬剤が皮膚の表面や皮下に流出することが抑えられるため、薬剤が所望の位置とは異なる部位に漏れ出して皮内に投与される薬剤の量が少なくなることも抑えられる。

また、突起部１２が、先端に向けて尖る錐状部１４を有していることによって、皮膚に突起部１２が刺さりやすい。その一方で、突起部１２が、柱状部１３を有しているため、突起部が錐状部１４のみから構成される場合、すなわち、支持面１１Ｓに対して傾斜した側面が支持面１１Ｓまで延びる場合と比較して、突起部によって形成された孔の径が皮膚の表面付近で広がることが抑えられる。その結果、皮内に投与された薬剤が皮膚の表面に漏れにくくなる。特に、副流路１５ｓは、錐状部１４の側面１４Ｄに開口し、柱状部１３の側面１３Ｄは、副流路１５ｓの端部である開口を有していないため、薬剤が皮膚の表面に漏れにくくなる効果が高く得られる。

［マイクロニードルの製造方法］
上記マイクロニードル１０の材料および製造方法について説明する。
突起部１２を形成するための材料は特に限定されず、突起部１２は、シリコンやステンレス、チタン、コバルトクロム合金、マグネシウム合金等の金属材料から形成されていてもよい。また、突起部１２は、汎用のプラスチック、医療用のプラスチック、および、化粧品用のプラスチック等の樹脂材料から形成されていてもよい。樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、環状ポリオレフィン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、アクリル、ウレタン樹脂、芳香族ポリエーテルケトン、エポキシ樹脂、および、これらの樹脂の共重合材料等が挙げられる。
基体部１１の材料は特に限定されず、基体部１１は、例えば、上述の突起部１２の材料として例示した材料から形成されればよい。

マイクロニードル１０は、基体部１１と突起部１２とが一体に形成された一体成形物であってもよいし、基体部１１と突起部１２とが各別に形成された後に接合されることによって形成されてもよいし、金属材料と樹脂材料との組み合わせにより形成されていてもよい。例えば、突起部１２が金属製かつ基体部１１が樹脂製であってもよいし、その逆に突起部１２が樹脂製かつ基体部１１が金属製であってもよい。

基体部１１と突起部１２とが各別に形成される場合や、マイクロニードル１０が金属材料と樹脂材料との組み合わせにより形成される場合には、必要に応じて、マイクロニードル１０を構成する各別の部分を密接させるためのシール剤、接着剤、ガスケット、Ｏ－リング等を組み合わせて使用してもよい。

マイクロニードル１０の形成方法としては、例えば、機械加工によって、基体部１１と突起部１２との外形を形成した後に、主流路１５ｍとなる孔および副流路１５ｓとなる孔を形成する方法が用いられる。具体的には、柱体に錐体もしくは錐台が接続された形状の構造体が形成され、この構造体がその長さ方向に対して斜めに切断されることによって、柱状部１３と錐状部１４とから構成される突起部１２の外形が形成される。

あるいは、マイクロニードル１０が樹脂材料から形成される場合には、射出成形と機械加工との組み合わせによって、マイクロニードル１０が形成されてもよい。例えば、射出成形によって基体部１１と突起部１２との外形および主流路１５ｍとなる孔が形成された後、機械加工によって副流路１５ｓとなる孔が形成される。
あるいは、複数の可動金型の組み合わせによって、射出成形のみを利用して、マイクロニードル１０が形成されてもよい。
主流路１５ｍや副流路１５ｓを形成するために用いられる機械加工方法としては、例えば、レーザー加工が挙げられる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）副流路１５ｓから薬剤を拡散させる際に、皮内領域における開口面積が大きいことにより皮内へ放出されやすくなり、皮膚表面への液漏れを防ぐことができる。よって薬剤の投与量が少なくなることも防ぐことができ、高価な薬剤を無駄なく使用することができる。

（２）副流路１５ｓが、４つの側面１４Ｄのうち、尖端点Ｐを含む尖端面１４Ｔに開口している（副流路開口部２０）。こうした構成によれば、副流路１５ｓを追加工して作製する場合等においては、加工位置を間違えにくく、円滑に加工することができる。また、作製されたマイクロニードルの成形状態を検品する場合においても、見落としにくい。皮膚に刺さる際に突起部にかかった力により変形した場合においても、開口部は閉塞しにくく、薬剤が放出されなくなるリスクを低減できる。

（３）副流路１５ｓが、４つの側面１４Ｄのうち、尖端点Ｐを含まない側面１４Ｄに開口している。こうした構成によれば、皮膚への穿孔時に突起部１２が受ける力、すなわち、突起部１２を突起部１２の中心に対して尖端点Ｐが位置する側に倒そうとする力に対する突起部１２の強度が高められる。

（４）突起部１２が、先端に向けて尖る錐状部１４を有していることによって、皮膚に突起部１２が刺さりやすい。その一方で、突起部１２が、柱状部１３を有しているため、突起部１２によって形成された孔の径が皮膚の表面付近で広がることが抑えられる。その結果、皮内に投与された薬剤が皮膚の表面に漏れにくくなる。そして、副流路１５ｓが錐状部１４の周面に開口しているため、薬剤が皮膚の表面に漏れにくくなる効果が高く得られる。

［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。
・主流路１５ｍおよび副流路１５ｓの各々について、流路の延びる方向と直交する断面にて流路が区画する領域の形状は円形でなくてもよく、例えば、矩形であってもよい。また、上記断面にて主流路１５ｍが区画する領域の形状と、上記断面にて副流路１５ｓが区画する領域の形状とは異なってもよい。副流路１５ｓが区画する領域の形状に関わらず、薬剤の円滑な放出のためには、副流路面積Ｓｓは１００μｍ^２以上であればよく、さらに、副流路面積Ｓｓは３００μｍ^２以上であることが好ましい。

・主流路１５ｍおよび副流路１５ｓの各々について、各流路の延びる方向と直交する断面において各流路が区画する領域は、薬剤が流路を通過することが可能でかつ皮内へ薬剤を放出することが可能であれば、いずれの形状でもよい。主流路１５ｍの延びる方向と直交する断面において主流路１５ｍが区画する領域の面積が主流路面積Ｍｓであり、１つの主流路１５ｍにおいて、主流路面積Ｍｓは一定あっても一定でなくてもよい。副流路１５ｓについて、副流路１５ｓの延びる方向と直交する断面において副流路１５ｓが区画する領域の面積が副流路面積Ｓｓであり、１つの副流路１５ｓにおいて、副流路面積Ｓｓは一定であってもよく一定でなくともよい。
主流路面積Ｍｓと副流路面積Ｓｓは、各々について最小値が１００μｍ^２以上であればよく、さらに３００μｍ^２以上であることが好ましい。

なお、主流路１５ｍは、各流路の延びる方向と直交する断面において各流路が区画する領域は円形状だけでなく、楕円形状、三角形状や四角形状等の多角形状を選択することも可能である。ただし、主流路１５ｍの各流路の延びる方向と直交する断面における各流路が区画する領域を円形状とすることにより、突起部を倒そうとする力に対する突起部の強度が高められる。
また、主流路面積Ｍｓは一定でなくともよく、例えば、突起部の基端側から突起部の先端側に向かって主流路面積Ｍｓが小さくなる構造とすることもできる。主流路１５ｍが突起部の基端側から突起部の先端側に向かって主流路面積Ｍｓが小さくなる構造とすることにより、突起部を倒そうとする力に対する突起部の強度が高められる。

・突起部１２の形状は、上記実施形態の形状に限られない。例えば、突起部の形状は、柱体の上面に錐体の底面が接続された立体を、その延びる方向に対して斜めに切断した形状であれば、尖端面１４Ｔにおける最も基体部１１に近い頂点は、柱体と錐体との境界よりも突起部の先端側に位置してもよいし、突起部の基端側に位置してもよい。

また例えば、突起部は、円錐や角錐を、その延びる方向に対して斜めに切断した形状を有していてもよい。図１２に例示する突起部１７は、四角錐をその延びる方向に対して斜めに切断した形状を有する。この場合、突起部１７の周面は、支持面１１Ｓから支持面１１Ｓに対して傾斜した方向に延びる４つの側面１７Ｄと、４つの側面１７Ｄと繋がる尖端面１７Ｔであって、支持面１１Ｓに対して傾斜した尖端面１７Ｔとから構成される。また、突起部が、円錐をその延びる方向に対して斜めに切断した形状を有している場合には、突起部の周面は、支持面１１Ｓから延びる曲面である側面と、側面と繋がり、支持面１１Ｓに対して傾斜した尖端面とから構成される。

また例えば、突起部は、角柱や円柱をその延びる方向に対して斜めに切断した形状を有していてもよいし、傾斜した尖端面を有さず、円錐形状や角錐形状のように、支持面１１Ｓと対向する方向から見て、突起部の尖端点が突起部の中央部に位置する形状を有していてもよい。さらには、突起部の尖端面は湾曲していてもよいし、突起部の周面には溝や段差が形成されていてもよい。要は、突起部は、皮膚を刺すことの可能な形状であればよい。

突起部が、突起部の幅方向の大きさが突起部の先端から基端に向かって支持面１１Ｓまで徐々に大きくなる形状を有する場合、突起部の基端付近における強度が高められる。一方、突起部が、突起部の幅方向の大きさが一定である部分を基端部に有する場合、幅方向の大きさが変化する場合と比較して、突起部を皮膚に刺す際の抵抗を小さく抑えられる。

・突起部１２が、主流路１５ｍから延びて突起部１２の周面に開口する副流路１５ｓを有していれば、副流路１５ｓの開口の位置や副流路１５ｓの延びる方向は限定されない。例えば、副流路１５ｓは、尖端点Ｐに近い側面１４Ｄに開口していてもよいし、尖端面１４Ｔや柱状部１３の側面１３Ｄの面内、あるいは、突起部１２の周面を構成する面のなかで互いに隣接する面を跨ぐ位置に開口していてもよい。また、副流路１５ｓは、突起部１２の幅方向とは異なる方向に延びていてもよく、換言すれば、支持面１１Ｓに対して傾斜した方向に延びていてもよい。また、主流路１５ｍと副流路１５ｓとが接続される部分において、副流路１５ｓにおける突起部１２の先端側の端部は、主流路１５ｍにおける突起部１２の先端側の端部よりも、突起部１２の先端側に位置してもよい。

・突起部１２は、主流路１５ｍから延びて突起部１２の周面に開口する複数の副流路１５ｓを有していてもよい。図１３は、突起部１２が２つの副流路１５ｓを有する例を示す。突起部１２の強度が特定の位置で過度に低下することを抑えるためには、複数の副流路１５ｓの高さＨｓは互いに異なっていることが好ましく、また、支持面１１Ｓと対向する方向から見て、複数の副流路１５ｓが主流路１５ｍから互いに異なる方向に延びていることが好ましい。例えば、各副流路１５ｓの開口する側面１４Ｄは、他の副流路１５ｓの開口する側面１４Ｄとは異なることが好ましい。

突起部１２が、複数の副流路１５ｓを有している場合、薬剤の円滑な放出のためには、副流路１５ｓの各々について、副流路面積Ｓｓが１００μｍ^２以上であればよく、さらに、副流路面積Ｓｓは３００μｍ^２以上であることが好ましい。

・マイクロニードル１０の使用形態は、注射筒３０に取り付けられて用いられる形態に限られない。突起部１２の主流路１５ｍへ、注射筒３０とは異なる器具によって薬剤が供給されてもよい。また、薬剤の投与後に、突起部１２は、基体部１１と分離されて、投与対象の皮内に残されてもよい。

・マイクロニードル１０によって薬剤を投与される対象は、人に限らず、他の動物であってもよい。また、上述した実施形態の構成、および、変形例の構成の各々は、適宜組み合わせて実施することができる。

［実施例１］
上述したマイクロニードルについて、具体的な実施例を用いて説明する。
＜マイクロニードルの作製＞
マイクロニードルの材料としてポリカーボネートを用い、射出成形によって、板状の基体部とともに、底面が正方形である四角柱の上面に接続された四角錐をその延びる方向に対して斜めに切断した形状の構造体であって、内部に主流路となる孔を有する構造体を形成した。さらに、レーザー加工によって、上記構造体に底辺の長さが５０μｍ、高さが２４０μｍの逆三角形の副流路開口部を有する副流路となる孔を形成することにより、突起部を形成し、マイクロニードルを得た。

突起部の外形は図１に示した形状であり、錐状部の側面の支持面に対する傾きは８０°であり、突起部の長さＬｔは７５０μｍであり、柱状部の長さＬｃは１００μｍである。主流路の高さＨｍは６４０μｍであり、主流路の延びる方向と直交する断面にて主流路が区画する領域の形状は円形であり、その直径は１００μｍである。副流路の高さＨｓは、４００μｍであり、副流路は、錐状部の側面のなかで突起部の尖端点Ｐを含み突起部の延びる方向に対する斜面に開口している。

［比較例１］
＜マイクロニードルの作製＞
マイクロニードルの材料としてポリカーボネートを用い、射出成形によって、板状の基体部とともに、底面が正方形である四角柱の上面に接続された四角錐をその延びる方向に対して斜めに切断した形状の構造体であって、内部に主流路となる孔を有する構造体を形成した。さらに、レーザー加工によって、上記構造体に短辺の長さが５０μｍ、長辺の長さが２４０μｍの矩形の開口部を有する副流路となる孔を形成することにより、突起部を形成し、マイクロニードルを得た。

［薬剤の液漏れ評価］
実施例１および比較例１のマイクロニードルを用いて、薬剤の液漏れ評価を行った。
各マイクロニードルを、薬剤として生理食塩水が充填された注射筒に取り付け、１２週齢のウィスターラットから摘出した皮膚に突起部を刺した後に、０．２ＭＰａの力で薬剤を突起部に向けて押圧した。薬剤の押圧は、圧力計を接続したチューブを注射筒の外筒に押子の代わりに挿入して、チューブ内に、チューブ内が０．２ＭＰａになるようにガスを供給することにより行った。ウィスターラットの皮膚を観察しながら薬剤の押圧を３００秒間継続しながら最大で６００μＬ投与し、皮膚表面に漏れ出てくるか否かを確認した。

実施例１では、目視では液漏れがなく全量を投与することができた。一方比較例１では、やや液漏れが確認された。

以上より、本発明のマイクロニードルを実施することができた。

本発明のマイクロニードルは、微細な針状体を必要とする様々な分野に利用可能である。例えば、ＭＥＭＳデバイス、光学部材、試料冶具、創薬、化粧品、医療用途、美容用途などに用いる針状体として応用が期待できる。

１０…マイクロニードル、１１…基体部、１１Ｓ…支持面、１２，１７…突起部、１３…柱状部、１３Ｄ…側面、１４…錐状部、１４Ｄ…側面、１４Ｔ…尖端面、１５ｍ…主流路、１５ｓ…副流路、１６…段差部、２０…副流路開口部、３０…注射筒、３１…外筒、３２…押子、Ｐ…尖端点。

Claims

支持面を有する基体部と、
前記支持面から突き出た突起部と、を備え、
前記突起部は、前記突起部の内部において前記突起部の基端から尖端に向けて延びる主流路と、前記主流路から前記突起部の周面に向けて延びて前記周面に開口する副流路とを有し、
前記周面は、前記突起部の尖端点を縁部に含み前記支持面に対して傾斜した尖端面と、前記縁部のなかで前記尖端点を含む辺を前記尖端面と共有する側面と、前記縁部のなかで前記尖端点を含まない辺を前記尖端面と共有する側面とを含み、
前記副流路の開口部である副流路開口部は、
前記突起部の尖端側の幅より基端側の幅の方が小さい形状であり、
前記尖端面、前記尖端点を含む辺を前記尖端面と共有する側面、および前記尖端点を含まない辺を前記尖端面と共有する側面のうち、隣接する面をまたがないように形成され、
前記主流路における当該主流路の延びる方向の両端部のうち、前記突起部の基端側の端部は前記支持面を貫通する開口端であり、前記突起部の先端側の端部は突起部の尖端点に達していない、
マイクロニードル。
前記副流路の延びる方向と直交する断面において前記副流路が区画する領域の最小面積は、１００μｍ^２以上である、請求項１に記載のマイクロニードル。
前記副流路の延びる方向と直交する断面において前記副流路が区画する領域の最小面積は、３００μｍ^２以上である、
請求項１に記載のマイクロニードル。
前記主流路の延びる方向と直交する断面において前記主流路が区画する領域の最小面積は、１００μｍ^２以上である、請求項１に記載のマイクロニードル。
前記主流路の延びる方向と直交する断面において前記主流路が区画する領域の最小面積は、３００μｍ^２以上である、請求項１に記載のマイクロニードル。
前記副流路は、前記尖端面に開口している、
請求項１～５のいずれか一項に記載のマイクロニードル。
前記副流路は、前記周面のうち、前記尖端点を含まない辺を前記尖端面と共有する側面に開口している、
請求項１～５のいずれか一項に記載のマイクロニードル。
前記副流路は、前記周面のうち、前記尖端点を含まない辺を前記尖端面と共有するいずれの側面にも開口している、
請求項１～５のいずれか一項に記載のマイクロニードル。
前記突起部は、前記支持面から延びる柱体形状を有する柱状部と、前記柱状部の頂部から延びて前記突起部の先端に向かって尖る錐状部とを有し、
前記副流路は前記錐状部の周面に開口している、
請求項１～５のいずれか一項に記載のマイクロニードル。
前記副流路開口部が、前記支持面と平行な方向に沿って延びる底辺と、前記底辺よりも前記基体部側に位置する頂角とを含む逆三角形形状である、
請求項１～９のいずれか一項に記載のマイクロニードル。