JPWO2012046816A1 - アプリケータ - Google Patents

Abstract

皮膚にマイクロニードルを適用させるためのアプリケータ１０は、筒状の筐体１１と、ばね４０の付勢力をマイクロニードルに伝えるピストン２０と、筐体１１内においてピストン２０をばね４０の付勢力に抗した状態で固定するための固定手段（爪受部１６及び爪部２２ａ）と、筐体１１の第１端部付近に設けられたキャップ３０とを備えている。ピストン２０と対向するキャップ３０の面には、固定手段により固定されたピストン２０を解放するための突出部３１が設けられている。キャップ３０は、ピストン２０が固定手段により固定されているときに突出部３１が固定手段に接触可能なように、筐体１１の延び方向に沿って移動自在に設けられている。

Description

本発明の一形態は、マイクロニードルによる活性成分の投与を補助するために用いるアプリケータに関する。

従来から、皮膚を介して活性成分を投与するマイクロニードルに衝撃を与えることで、該マイクロニードルを皮膚に適用するアプリケータが知られている。

例えば、下記特許文献１には、装置本体と、貫通部材を角質に衝突させるためのピストンと、ピストンに衝撃力を与えるための衝撃バネと、装置本体とキャップとの間で作用する押さえバネと、圧縮力を使用して装置本体とピストンを一緒に圧縮することによってピストンをコッキングし、ピストンをコッキングされた位置においてロックするためのロック機構とを含むアプリケータが記載されている。

また、下記特許文献２には、ハウジング、ハウジング内で移動可能なピストン、およびキャップを有するアプリケータが記載されている。

また、下記特許文献３には、患者の身体に穿刺する注入カニューラまたは穿刺チップを備えた穿刺ヘッドを穿刺するための穿刺デバイスが記載されている。このデバイスは、穿刺運動をトリガするために同時に操作する必要のある２つの操作部材を備えている。

また、下記特許文献４には、駆動バネの少なくとも一方の端部がハウジング側当接部及びピストンの何れにも固定されないように配置された穿刺装置が記載されている。

特許第４１９８９８５号明細書 特表第２００７−５０９７０６号公報 特表第２０１０−５０１２１１号公報 特開２０１０−２３３８０３号公報

しかしながら、上記特許文献に示されているような従来のアプリケータはサイズが大きく、携帯性に劣るばかりでなく、小児や幼児に対する使用に支障が出る場合がある。そのため、アプリケータの小型化及び軽量化が望まれている。

そこで本発明の一側面は、アプリケータの小型化及び軽量化を目的とする。

本発明の一形態に係るアプリケータは、皮膚にマイクロニードルを適用させるためのアプリケータであって、筒状の筐体と、付勢部材の付勢力をマイクロニードルに伝えるピストンと、筐体内においてピストンを付勢部材の付勢力に抗した状態で固定するための固定手段と、筐体の第１端部付近に設けられたキャップであって、ピストンと対向する面に、固定手段により固定されたピストンを解放するための解放機構が設けられた、該キャップとを備え、ピストンが固定手段により固定されているときに解放機構が該固定手段に接触可能なように、キャップが筐体の延び方向に沿って移動自在に設けられている、ことを特徴とする。

このような発明によれば、付勢部材の付勢力に抗した状態で固定されたピストンを解放するためのキャップが筐体の延び方向に沿って移動自在に設けられている。したがって、キャップを筐体に固定するための部材や、装置本体とキャップとの間で作用する押さえバネ等を省略でき、その分、アプリケータを小型化及び軽量化することが可能になる。

別の形態に係るアプリケータでは、キャップの全体が筐体内に収容されていてもよい。この場合には、キャップが筐体内に収容される分アプリケータの幅方向の寸法が抑えられるので、アプリケータを小型化及び軽量化することができる。

さらに別の形態に係るアプリケータでは、筐体の第２端部における開口の形状がマイクロニードルの形状と同じであり、該開口の寸法が該マイクロニードルの寸法以上であってもよい。この場合には、アプリケータをマイクロニードルの形状及び寸法に合わせて小型化することができる。また、マイクロニードルに対してアプリケータが幅方向にずれにくくなるので、マイクロニードルと平行な位置関係を維持したままピストンをマイクロニードルに当てることができる。これにより、穿刺を確実に行うことができる（穿刺の再現性が高まる）。

さらに別の形態に係るアプリケータでは、付勢部材が円錐状のばねであってもよい。これにより、圧縮時におけるばねの伸縮方向の長さを抑えることができるので、筐体の延び方向の寸法を抑えてアプリケータを小型化及び軽量化することができる。

さらに別の形態に係るアプリケータでは、筐体の内部には、キャップの解放機構を収容する第１の空間とピストンを収容する第２の空間とを仕切るための仕切壁が設けられ、固定手段が、仕切壁に形成された貫通孔の周縁部と、ピストンのピストンロッドの端部に設けられ該周縁部と係合可能な爪部とから構成されてもよい。固定手段をこのような簡易な仕組みとすることで、アプリケータに必要な部品数を抑え、その分、アプリケータを小型化及び軽量化することができる。

さらに別の形態に係るアプリケータでは、爪部が、ピストンロッドの端部に向けて細くなるテーパ状に形成されてもよい。このように爪部を形成することで、少ない力で爪部を貫通孔の周縁部に係合させることができるので、ピストンを簡単に固定することが可能になる。

さらに別の形態に係るアプリケータでは、解放機構が、ピストンと対向するキャップの面に設けられた突出部であり、突出部には、爪部を貫通孔の中心に向けて押し出すことで仕切壁の周縁部と爪部との係合を解除するための凹部が形成されてもよい。解放機構をこのような仕組みとすることで、アプリケータに必要な部品数を抑え、且つ爪部と解放機構とで重なりがある分、アプリケータを小型化及び軽量化することができる。

さらに別の形態に係るアプリケータでは、突出部に形成された凹部がすり鉢状になっていてもよい。これにより、すり鉢形状に沿って爪部が引き込まれ、ピストンロッドが筐体の内壁に対して平行を保ったままピストンの固定が解除されるので、穿刺を確実に行うことができる（穿刺の再現性が高まる）。

さらに別の形態に係るアプリケータでは、付勢部材が弾性部材であり、皮膚に向かって移動するピストンの移動区間の一部である第１の区間において、該ピストンが弾性部材の付勢力を受けることなく移動してもよい。

さらに別の形態に係るアプリケータは、弾性部材を支持するとともに、第１の区間とは異なる第２の区間において付勢力をピストンに伝える支持台をさらに備え、付勢力によりピストンを押していた支持台が第２の区間の一端において止まることで、該ピストンが第１の区間において付勢力を受けることなく移動してもよい。

本発明の一側面によれば、付勢力に抗した状態で固定されたピストンを解放させるためのキャップを筐体に固定するための部材や、装置本体とキャップとの間で作用する押さえバネ等が不要になるので、その分、アプリケータを小型化及び軽量化することができる。

第１実施形態に係るアプリケータの上方からの斜視図である。 図１に示すアプリケータの下方からの斜視図である。 図２に示すピストンの斜視図である。 図１に示すキャップの斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、円柱状のばねを用いた場合の、図２のＶ−Ｖ線断面図である。（ａ）はピストンが付勢された状態を示し、（ｂ）はピストンが作動した後の状態を示している。 （ａ），（ｂ）は、円錐状のばねを用いた場合の、図２のＶ−Ｖ線断面図である。（ａ）はピストンが付勢された状態を示し、（ｂ）はピストンが作動した後の状態をそれぞれ示している。 図１に示すアプリケータを使用する際に補助具を用いる場合を説明するための図である。 図１に示すアプリケータの使用方法を説明するための図である。 第２実施形態に係るアプリケータの上方からの斜視図である。 図９に示すアプリケータの下方からの斜視図である。 図１０に示すピストンの斜視図である。 図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。 図１２に示す爪部が固定された状態を表す断面図である。 図９に示すアプリケータの使用方法を説明するための図である。 実施例に係る二種類のアプリケータ（タイプＡ，Ｂ）を用いた場合のＯＶＡの移行量を示すグラフである。 実施例に係るタイプＢにおけるピストンの速度プロファイルを示すグラフである。 変形例に係るアプリケータの斜視図である。 （ａ）は別の変形例に係るアプリケータの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 別の変形例に係るアプリケータの上方からの斜視図である。 図１９のＸＸ−ＸＸ線断面図である。 図２０に示す爪部が固定された状態を表す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
まず、図１〜６を用いて、第１実施形態に係るアプリケータ１０の構造を説明する。図１はアプリケータ１０の上方からの斜視図である。図２はアプリケータ１０の下方からの斜視図である。図３はピストン２０の斜視図である。図４はキャップ３０の斜視図である。図５，６は図２のＶ−Ｖ線断面図である。

アプリケータ１０の筐体１１は円筒形状である。筐体１１の両端には環状部材１１ａがはめ込まれているが、この環状部材１１ａは筐体１１の一部であるといえる。なお、アプリケータ１０は、持ちやすく、皮膚にマイクロニードルを適用しやすい形状が望ましい。例えば、断面形状が多角形である筒状の筐体を用いたり、外壁が全体として丸みを帯びていたり、筒状の筐体にくぼみを付けたり段差を設けたりしてもよい。また、滑りにくくするために、筐体の表面に細かな溝を形成したりコーティングを施したりしてもよい。

筐体１１の一端部（第２端部）付近には、皮膚に当てられたマイクロニードルに衝撃を与えるためのピストン２０が収容されている（図２参照）。一方、筐体１１の他端部（第１端部）付近には、そのピストン２０を作動させるためのキャップ３０が収容されている（図１参照）。以下では、キャップ３０が収容されている側をアプリケータ１０あるいは筐体１１の上側と定義し、ピストン２０が収容されている側をアプリケータ１０あるいは筐体１１の下側と定義する。

ピストン２０は、図３に示すように、マイクロニードルと衝突する円盤状のピストン板２１と、ピストン板２１の上面の中心付近からその上面と直交する方向に伸びる複数のピストンロッド２２とにより構成されている。ピストン板２１の周縁部は数カ所において径方向外側に突出している（突出部２１ａ）。ピストン板２１の直径は筐体１１の内径と略同じである。ピストン板２１の軸方向中央部には切り欠きが形成されており、その切り欠き部分及び突出部２１ａの下面には緩衝材２３が設けられている。緩衝材２３の材料としてゴムやシリコンの弾性体が挙げられ、経時劣化を考えるとシリコンが好ましいが、緩衝材２３の材料は何ら限定されない。各ピストンロッド２２の先端には、ピストン板２１の径方向外側に突き出た鉤状の爪部２２ａが形成されている。この爪部２２ａは、ピストンロッド２２の先端に向けて細くなるテーパ状になっている。

キャップ３０は、図４に示すように円盤状であり、その直径は筐体１１の内径と略同じである。キャップ３０の下面中央には円柱状の突出部３１が設けられており、突出部３１には凹部３２が形成されている。凹部３２の形状は、ピストンロッド２２の爪部２２ａを受け入れ可能なようにすり鉢状になっている。

図５に示すように、筐体１１内部の上部付近には、当該内部を上側部分と下側部分とに仕切るための仕切壁１２が設けられている。以下では、この仕切壁１２を境にして上側の空間を上部空間（第１の空間）１４といい、下側の空間を下部空間（第２の空間）１５という。仕切壁１２の中央には円形の貫通孔１３が形成されており、上部空間１４と下部空間１５とはこの貫通孔１３を介してつながっている。貫通孔１３の周縁部の断面を見ると、中央付近が上部及び下部よりも内側に突き出ている。

貫通孔１３の上部はキャップ３０の突出部３１を案内する役割を果たし、当該上部の直径は突出部３１の直径と略同じである。貫通孔１３の中央付近にある突出部分はピストンロッド２２の爪部２２ａと係合してピストン２０を固定する役割を果たし、以下ではこの部分を爪受部１６という。爪受部１６の下側は、下方に向けて広くなるテーパ状に形成されている。貫通孔１３の下部はピストンロッド２２の爪部２２ａを案内する役割を果たす。

ピストン２０は下部空間１５内に収容されるが、その際には仕切壁１２の下部空間１５側に、圧縮時にエネルギが蓄積される圧縮ばね（付勢部材あるいは弾性部材。以下では単に「ばね」という）４０の一端が取り付けられる。このばね４０の直径は貫通孔１３の下部の直径よりも大きく、したがって、ばね４０は貫通孔１３を囲むように取り付けられる。ピストン２０は、すべてのピストンロッド２２がばね４０の内側に収まったかたちで下部空間１５内に収容され、ばね４０の他端はピストン板２１の上面に当たった状態となる。

ピストン２０が下部空間１５内に収容されると、筐体１１の下側端部に環状部材１１ａが取り付けられる。この環状部材１１ａの一部は、ばね４０の付勢力により筐体１１の外側へと移動するピストン板２１の突出部２１ａに当たるように成型されており、これにより、ピストン２０の筐体１１外への飛び出しが防止される。ピストン板２１の突出部２１ａと接触する筐体１１（環状部材１１ａ）の部分には緩衝材１７が設けられている。この緩衝材１７の材料としてゴムやシリコンの弾性体が挙げられ、経時劣化を考えるとシリコンが好ましいが、緩衝材１７の材料は何ら限定されない。ピストン２０側の緩衝材２３と筐体１１側の緩衝材１７とにより、作動したピストン２０が筐体１１の下端部で止まった際の衝突音を低減することができる。

ピストン２０は、下部空間１５内において、ばね４０の付勢力に抗した状態で固定させることが可能である。アプリケータ１０が図５（ｂ）の状態にあるとして、ばね４０の付勢力に逆らってピストン板２１を筐体１１の外側から押すと、各ピストンロッド２２の爪部２２ａが爪受部１６に当たる。この時にピストン板２１を更に押すと、各ピストンロッド２２の爪部２２ａ付近が貫通孔１３の中心に向かってたわみ、爪部２２ａが爪受部１６を抜けて貫通孔１３の上部に至る。そして、図５（ａ）に示すように、爪部２２ａが爪受部１６に引っ掛かり、これによりピストン２０がばね４０の付勢力に抗した状態で固定される。したがって、爪受部１６（貫通孔１３の周縁部）と各ピストンロッド２２の爪部２２ａとは固定手段であるといえる。なお、このようにピストン２０を固定することをコッキングともいう。

一方、キャップ３０は、突出部３１が仕切壁１２と対向するかたちで、上部空間１４内に収容される。キャップ３０の全体がこのように収容されると、その端部に環状部材１１ａが取り付けられ、これにより、キャップ３０の筐体１１外への飛び出しが防止される。

上部空間１４内でキャップ３０の位置を固定させることはしないので、キャップ３０は上部空間１４内において筐体１１の延び方向（上下方向）に沿って自由に移動できる。したがって、ばね４０の付勢力に抗した状態で固定されているピストン２０の上方にキャップ３０が位置するようにアプリケータ１０を傾けた場合には、図５（ａ）に示すように、キャップ３０の突出部３１はピストン２０の爪部２２ａに接触する。すなわち、キャップ３０は、ピストン２０が爪部２２ａにより固定されているときに突出部３１がその爪部２２ａに接触可能なように、上部空間１４内において筐体１１の延び方向に沿って移動自在に設けられる。このように、キャップ３０を筐体１１に対して組み込む際には押さえバネ等を省略できるので、部品点数を削減することができる。

ばね４０の付勢力により作動するピストン２０のエネルギに関するパラメータとして、横弾性係数、線径、巻き数、平均コイル径、ばね４０を自然長からどれくらい縮めるかを示す距離、ピストンの速度、ばねの質量、及びピストンの質量が挙げられる。

横弾性係数はばねの材料によって定まり、ステンレスであれば６８５００Ｎ／ｍｍ^２、ピアノ線（鉄）であれば７８５００Ｎ／ｍｍ^２である。他のパラメータの想定値は次の通りである。すなわち、線径は０．１〜５ｍｍ、巻き数は１〜２０、平均コイル径は１〜３０ｍｍ、距離は１〜１００ｍｍ、速度は０．１〜５０ｍ／ｓ、ばねの質量は０．１〜５ｇ、ピストンの質量は０．１〜２０ｇである。

上記のパラメータを用いて、ばね及びピストンに関する理論式は次のように定義される。式（１）はばね定数、ばねの形状、及び材料の関係を示し、式（２）はばねの質量と寸法との関係を示す。また、式（３）はばねエネルギと運動エネルギとの関係を示し、式（４）はピストンの速度、エネルギ、及び質量の関係を示す。下記式において、Ｇは横弾性係数（Ｎ／ｍ^２）、ｄは線径（ｍ）、ｎは巻き数、Ｄは平均コイル径（ｍ）、ｋはばね定数（Ｎ／ｍ）、ｘは距離（ｍ）、ｖは速度（ｍ／ｓ）、ｌは伸長時のばねの長さ（ｍ）、ρは密度（ｋｇ／ｍ^３）、ｍはばねの質量（ｋｇ）、Ｍはピストンの質量（ｋｇ）である。

図５に示すばね４０は円筒状に螺旋しているが、ばねの形状はこれに限定されない。例えば、図６に示すような、円錐状に螺旋したばね（本明細書では「円錐ばね」ともいう）４０Ａを用いてもよい。この場合には、円錐ばね４０Ａの径が小さい方の端部（円錐の頂点付近に相当する端部）が貫通孔１３を覆うように仕切壁１２に取り付けられ、径が大きい方の端部（円錐の底面に相当する端部）がピストン板２１の上面に当たることになる。円錐ばね４０Ａを用いれば、圧縮時におけるばねの伸縮方向の長さを最大でばねの線径まで抑えることができるので、上記式（１）〜（４）から導かれる数値を考慮した上で、筐体１１の寸法（高さ）を小さくし、アプリケータ１０を小型化及び軽量化することができる。

アプリケータ１０の寸法は、マイクロニードルの寸法に応じて次のように決めることができる。もっとも、寸法の決め方は下記に限定されるものではない。

筐体１１の下側開口部の形状をマイクロニードルの形状に合わせ、当該開口部の最小内径をマイクロニードルの外径に合わせれば、アプリケータ１０の寸法をマイクロニードルの寸法に応じて小型化することができる。また、このように下側開口部を成型すれば、アプリケータ１０をマイクロニードル上に位置決めする際に、マイクロニードルに対してアプリケータ１０が径方向（幅方向）にずれないので、マイクロニードルと平行な位置関係を維持したままピストン２０をマイクロニードルに当てることができる。これにより、穿刺を確実に行うことができる（穿刺の再現性が高まる）。もちろん、開口部の最小内径がマイクロニードルの外径以上であってもよい。

例えば、直径が２６ｍｍのマイクロニードル用に、筐体１１の下端部の最小内径が約２６ｍｍであり、筐体１１の外径及び高さが約３０ｍｍであるアプリケータ１０を作製してもよい。当然ながら、アプリケータ１０の寸法はこの例に限定されない。例えば、外径を３０〜５０ｍｍの範囲で決めたり、高さを１０〜５０ｍｍの範囲で決めたりしてもよい。

アプリケータの材料も限定されないが、ばね４０の付勢力を維持できる強度を持つ材料が望ましい。例えば次のような材料を用いることができる。まず、筐体１１やキャップ３０の材料として、ＡＢＳ樹脂やポリスチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール（ＰＯＭ）などの合成又は天然の樹脂素材等の他、シリコン、二酸化ケイ素、セラミック、金属（ステンレス、チタン、ニッケル、モリブデン、クロム、コバルト等）を用いてもよい。また、ピストン２０は、マイクロニードルと同じ材料を用いて作製してもよい。

また、筐体１１、キャップ３０、及びピストン２０には、空気を逃がすための空気孔を設けてもよく、これにより空気抵抗を少なくしたり軽量化したりすることができる。

次に、図７，８を用いてアプリケータ１０の使用方法を説明する。図７は、アプリケータ１０を使用する際に補助具Ｈを用いる場合を説明するための図である。図８は、アプリケータ１０の使用方法を説明するための図である。

まず、ピストン２０を指でアプリケータ１０の内側に向けて押し、ピストン２０をばね４０の付勢力に抗した状態で固定させる。この際には、ピストン２０を手で押し上げてもよいし、図７に示すように、補助具Ｈを用いてピストン２０を押し上げてもよい。なお、この補助具Ｈの形状は図７の例に限定されるものではない。これにより、アプリケータ１０は図５（ａ）に示す状態となる。爪部２２ａは、ピストンロッド２２の端部に向けて細くなるテーパ状に形成されているので、利用者は少ない力で爪部２２ａを爪受部１６に係合させて簡単にピストン２０を固定させ、また、「カチッ」という音で固定の完了を知ることができる。爪受部１６の下側のテーパ形状の傾きを調整することで、ピストン２０を固定する際の力の入れ具合を強くさせたり弱くさせたりすることができる。

続いて、図８に示すように、そのアプリケータ１０を、皮膚Ｓに当てたマイクロニードルＤ上に位置決めして保持し、キャップ３０を指でアプリケータ１０の内側に向けて押す（矢印Ａの方向に押す）。なお、アプリケータ１０を位置決めする前に、図８に示すようにマイクロニードルＤをカバー剤Ｃにより皮膚に貼り付けていてもよい。

キャップ３０を押すと、その下面に設けられた突出部３１が各ピストンロッド２２の爪部２２ａを貫通孔１３の中心に向けて押し出すので、爪部２２ａの爪受部１６に対する係合が外れる。その結果、ピストン２０の固定状態が解除され、ピストン２０がばね４０の付勢力によりアプリケータ１０の外側に向かって移動し、図８に示すようにマイクロニードルＤに衝突する。したがって、突出部３１は、ばね４０の付勢力に抗した状態で固定されたピストン２０を解放するための解放機構であるといえる。突出部３１にはすり鉢状の凹部３２が形成されているので、すり鉢形状に沿って爪部２２ａが引き込まれ、一定の力がキャップ３０に付与されたときのみにピストン２０（アプリケータ１０）が作動する。したがって、誰が投与しても一定の衝撃力がマイクロニードルＤに伝わって、穿刺を確実に行うことができる（穿刺の再現性が高まる）。

凹部３２の形状と爪部２２ａの形状とを変えることで、ピストン２０を解放するために必要な力を調整することができる。例えば、爪部２２ａのテーパ形状の傾きを急にし、それに対応して凹部３２のすり鉢形状の傾きを調節すれば、小さい力でピストン２０を固定状態から解放することができる。

上記の衝突により、ばね４０の付勢力がピストン２０を介してマイクロニードルＤに伝わり、マイクロニードルＤの微小突起が皮膚を穿孔する。そして、マイクロニードルＤに塗布されていた活性成分がその微小突起を介して体内に投与される。

このようにアプリケータ１０を使用した後にピストン２０をアプリケータ１０の内側に向けて押せば、ピストン２０をばね４０の付勢力に抗した状態で再び固定させることができる。したがって、アプリケータ１０を何度でも使用することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ばね４０の付勢力に抗した状態で固定されたピストン２０を解放するためのキャップ３０が筐体１１の延び方向に沿って移動自在に設けられる。したがって、キャップ３０を筐体１１に固定するための部材や、装置本体とキャップ３０との間で作用する押さえバネ等を省略でき、その分、アプリケータを小型化することが可能になる。また、アプリケータ１０を小型化することでその軽量化も実現でき、更にはその携帯性を高めることができる。

また、本実施形態によれば、キャップ３０が筐体１１内に収容される分アプリケータ１０の幅方向（径方向）の寸法が抑えられるので、アプリケータ１０を小型化及び軽量化することができる。

また、本実施形態のように、爪受部１６及び爪部２２ａで固定手段を構成し、凹部３２が形成された突出部３１で解放機構を構成すれば、アプリケータに必要な部品数を抑え、その分、アプリケータを小型化及び軽量化することができる。

（第２実施形態）
次に、図９〜１３を用いて、第２実施形態に係るアプリケータ１００の構造を説明する。図９はアプリケータ１００の上方からの斜視図である。図１０はアプリケータ１００の下方からの斜視図である。図１１はピストン１２０の斜視図である。図１２は図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図であり、図１３は、図１２に示す爪部が固定された状態を表す断面図である。

アプリケータ１００の筐体１０１は円筒形状である。このアプリケータ１００についても、持ちやすさや、皮膚へのマイクロニードルの適用の容易性を考慮して、上記のアプリケータ１０と同様に、筐体の形状を変えたり筐体表面を加工したりしてよい。

筐体１０１の一端部（第２端部）付近には、皮膚に当てられたマイクロニードルに衝撃を与えるためのピストン１２０が収容されている（図１０参照）。一方、筐体１０１の他端部（第１端部）付近には、そのピストン１２０を作動させるためのキャップ１３０が収容されている（図９参照）。以下では、キャップ１３０が収容されている側をアプリケータ１００あるいは筐体１０１の上側と定義し、ピストン１２０が収容されている側をアプリケータ１００あるいは筐体１０１の下側と定義する。筐体１０１の上端には環状部材１０１ａがはめ込まれており、筐体１０１の下端部は、下方に向けて広くなるテーパ状に形成されている。

ピストン１２０は、図１１に示すように、マイクロニードルと衝突する円盤状のピストン板１２１と、ピストン板１２１の上面の中心付近からその上面と直交する方向に伸びる複数のピストンロッド１２２とにより構成されている。各ピストンロッド１２２の先端には、ピストン板１２１の径方向外側に突き出た鉤状の爪部１２２ａが形成されている。この爪部１２２ａは、ピストンロッド１２２の先端に向けて細くなるテーパ状になっている。本実施形態では、空気を逃がすための複数の空気孔１２１ａがピストン板１２１に形成されている。

キャップ１３０は、第１実施形態におけるキャップ３０と同じであり、すり鉢状の凹部１３２が形成された突出部１３１を備えている。

筐体１０１内部の上部付近には、当該内部を上側部分と下側部分とに仕切るための仕切壁１１２が設けられている。以下では、この仕切壁１１２を境にして上側の空間を上部空間（第１の空間）１１４といい、下側の空間を下部空間（第２の空間）１１５という。仕切壁１１２の中央には円形の貫通孔１１３が形成されており、内筒１１６が、貫通孔１１３の下からその途中まで挿入された状態で、該貫通孔１１３に取り付けられている。内筒１１６の内壁は下方に向けて広くなるテーパ状に形成されており、ピストンロッド１２２の上下動を案内する役割を果たす。

貫通孔１１３の上部はキャップ１３０の突出部１３１を案内する役割を果たし、当該上部の直径は突出部１３１の直径と同じである。貫通孔１１３の中央付近に位置する内筒１１６の上端は、ピストンロッド１２２の爪部１２２ａと係合してピストン１２０を固定する役割を果たし、以下ではこの部分を爪受部１１７という。

下部空間１１５には、ピストン１２０と、このピストン１２０に付勢力を与える圧縮ばね（付勢部材あるいは弾性部材。以下では単に「ばね」という）１４０と、このばね１４０を下方から支える環状のばね台（支持台）１５０とが収容される。また、下部空間１１５の内壁には、ばね台１５０を上下方向に所定の範囲だけスライドさせるための複数のガイド１６０が設けられている。

各ガイド１６０は筐体１０１の下端から内筒１１６の下端の付近にかけて延びているが、ガイド１６０のおよそ下半分の領域（ガイド１６０の下部）は、残りの上半分における領域（ガイド１６０の上部）よりも太くなっている。一方、ばね台１５０の外周には、ガイド１６０の上部と噛み合うための切り欠き（図示せず）が形成されている。したがって、ばね台１５０はガイド１６０の上部においてのみ上下方向にスライド可能になっている。ばね１４０は、内筒１１６を囲むように下部空間１１５内に収容される。ばね１４０のその上端は仕切壁１１２の下面に取り付けられ、その下端はばね台１５０の上面に当たっている。

ピストン１２０は、ばね１４０及びばね台１５０が下部空間１１５に収容された後に下部空間１１５に収容される。ここで、ピストン板１２１の直径は、ガイド１６０の下部で制限される筐体１０１の内径と略同じである。また、ピストン板１２１の直径はばね台１５０の内径よりも大きいので、ピストン板１２１は常にばね台１５０よりも下に位置することになる。

ピストン１２０は、下部空間１１５内において、ばね１４０の付勢力に抗した状態で固定させることが可能である。アプリケータ１００の初期状態にあるとき（図１２参照）にばね１４０の付勢力に逆らってピストン板１２１を筐体１０１の外側から押すと、各ピストンロッド１２２の爪部１２２ａが内筒１１６を抜けて、図１３に示すように爪受部１１７に引っ掛かる。これによりピストン１２０がばね１４０の付勢力に抗した状態で固定される。したがって、爪受部１１７と各ピストンロッド１２２の爪部１２２ａとは固定手段であるといえる。

一方、キャップ１３０は、突出部１３１が仕切壁１１２と対向するかたちで、上部空間１１４内に収容される。キャップ１３０の全体がこのように収容されると、その端部に環状部材１１ａが取り付けられ、これにより、キャップ１３０の筐体１０１外への飛び出しが防止される。キャップ１３０の収容方法は第１実施形態と同様である。したがって、キャップ１３０は、ピストン１２０が爪部１２２ａにより固定されているときに突出部１３１がその爪部１２２ａに接触可能なように、上部空間１１４内において筐体１０１の延び方向（上下方向）に沿って移動自在に設けられる。

ばね１４０及びピストン１２０に関するパラメータは第１実施形態と同様に定めることができる。また、本実施形態でも、ばね及びピストンに関する上記の理論式（１）〜（４）が成り立つ。

第１実施形態と同様に、アプリケータ１００の寸法はマイクロニードルの寸法に応じて決めてもよいし、他の観点から決めてもよい。また、アプリケータ１００の材料についても第１実施形態と同様に選択可能である。

次に、図１２〜１４を用いてアプリケータ１００の使用方法を説明する。図１４はアプリケータ１００の使用方法を説明するための図である。

アプリケータ１００の初期状態は図１２に示す通りである。まず、初期状態にあるピストン１２０を指でアプリケータ１００の内側に向けて押し、ピストン１２０をばね１４０の付勢力に抗した状態で固定させる。なお、ピストン１２０は手で押し上げてもよいし、第１実施形態と同様に補助具を用いて押し上げてもよい。ピストン１２０が固定されたアプリケータ１００は図１３に示す状態となる。内筒１１６の内壁は、上端（爪受部１１７）に向けて細くなるテーパ状に形成されているので、利用者は少ない力で爪部１２２ａを爪受部１１７に係合させて簡単にピストン１２０を固定させることができる。また、利用者は「カチッ」という音で固定の完了を知ることができる。内筒１１６のテーパ形状の傾きを調整することで、ピストン１２０を固定する際の力の入れ具合を強くさせたり弱くさせたりすることができる。

続いて、図１４に示すように、そのアプリケータ１００を、皮膚Ｓに当てたマイクロニードルＤ上に位置決めして保持し、キャップ１３０を指でアプリケータ１００の内側に向けて押す（矢印Ａの方向に押す）。なお、本実施形態においても、マイクロニードルをカバー剤Ｃにより皮膚に貼り付けていてもよい。

キャップ１３０を押すと、その下面に設けられた突出部１３１が各ピストンロッド１２２の爪部１２２ａを貫通孔１１３の中心に向けて押し出すので、爪部１２２ａの爪受部１１７に対する係合が外れる。その結果、ピストン１２０の固定状態が解除され、ピストン１２０がばね１４０の付勢力によりアプリケータ１００の外側に向かって移動する。このように、突出部１３１は、ばね１４０の付勢力に抗した状態で固定されたピストン１２０を解放するための解放機構であるといえる。

キャップ１３０によりピストン１２０が作動する仕組みは第１実施形態と同様であるので、本実施形態でも、利用者にかかわらず一定の衝撃力をマイクロニードルＤに付与して、穿刺の再現性を高めることができる。ただし本実施形態では、ばね台１５０はガイド１６０の上部でしかスライドしないので、ピストン１２０はガイド１６０の上部に沿った区間（第２の区間）でのみ、ばね台１５０を介してばね１４０の付勢力を受けながら移動する（ピストン１２０は第２の区間においてばね台１５０に押される）。そして、ばね台１５０が第２の区間の下端で止まった後は、ピストン１２０はガイド１６０の下部に沿った区間（第１の区間）においてばね１４０の付勢力を受けることなく移動する。そして、ピストン１２０はアプリケータ１００の下端においてマイクロニードルＤに衝突する（図１４参照）。

第１実施形態と同様に、凹部１３２の形状と爪部１２２ａの形状とを変えることで、ピストン１２０を解放するために必要な力を調整することができる。例えば、爪部１２２ａのテーパ形状の傾きを急にし、それに対応して凹部１３２のすり鉢形状の傾きを調節すれば、小さい力でピストン１２０を固定状態から解放することができる。

上記の衝突により、ばね１４０の付勢力がピストン１２０によりマイクロニードルＤに伝わり、マイクロニードルＤの微小突起が皮膚を穿孔する。そして、マイクロニードルＤに塗布されていた活性成分がその微小突起を介して体内に投与される。

このようにアプリケータ１００を使用した後にピストン１２０をアプリケータ１００の内側に向けて押せば、ピストン１２０をばね１４０の付勢力に抗した状態で再び固定させることができる。したがって、アプリケータ１００もアプリケータ１０と同様に何度でも使用することができる。

本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態によれば、ばね１４０の付勢力に抗した状態で固定されたピストン１２０を解放するためのキャップ１３０が筐体１０１の延び方向に沿って移動自在に設けられる。したがって、キャップ１３０を筐体１０１に固定するための部材や、装置本体とキャップ１３０との間で作用する押さえバネ等を省略でき、その分、アプリケータを小型化することが可能になる。また、アプリケータ１００を小型化することでその軽量化も実現でき、更にはその携帯性を高めることができる。

また、本実施形態によれば、キャップ１３０が筐体１０１内に収容される分アプリケータ１００の幅方向（径方向）の寸法が抑えられるので、アプリケータ１００を小型化及び軽量化することができる。

また、本実施形態のように、爪受部１１７及び爪部１２２ａで固定手段を構成し、凹部１３２が形成された突出部１３１で解放機構を構成すれば、アプリケータに必要な部品数を抑え、その分、アプリケータを小型化及び軽量化することができる。

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はそれらに何ら限定されるものではない。

上述したアプリケータ１０，１００に相当する二つのアプリケータの穿刺性能を比較した。穿刺性能は、マイクロニードルを用いてｉｎ ｖｉｔｒｏ（ヒト皮膚）に対してオボアルブミン（Ｏｖａｌｂｕｍｉｎ：ＯＶＡ）を投与し、ヒト皮膚へのＯＶＡの移行量を求めることで評価した。ここで、移行量とは、マイクロニードルに固着されたＯＶＡのうち皮膚に投与された分の量である。以下では、アプリケータ１０（第１実施形態）と同様の構成を有するアプリケータを「タイプＡ」といい、アプリケータ１００（第２実施形態）と同様の構成を有するアプリケータを「タイプＢ」という。タイプＡ，Ｂには、ばね定数ｋが６３７４．５Ｎ／ｍである共通のばねを用いた。

マイクロニードルはポリ乳酸製であり、その基板の面積は１．１３ｃｍ^２、微小突起（針）の本数は６４０本であった。微小突起の高さは５００μｍであり、その先端の平坦部の面積は６４〜１４４μｍ^２であった。各微小突起にＯＶＡを塗布した際のコーティング範囲は、当該微小突起の頂点を含む約１８０μｍの範囲であった。マイクロニードルに塗布したＯＶＡの総量（初期含量）は６５．２±６．３μｇであった。

ＯＶＡの投与後にヒト皮膚から剥離したマイクロニードルをリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）に浸すことでＯＶＡを抽出し、抽出したＯＶＡの量を初期の塗布量から差し引くことにより移行量を求めた。このような実験をタイプＡ，Ｂの双方についてそれぞれ複数回行い、図１５に示す結果を得た。図１５はタイプＡ，Ｂそれぞれについての移行量を示すグラフである。

図１５に示すように、タイプＡよりもタイプＢの方が、移行量が一定であり穿刺の再現性が高いことがわかった。タイプＡではばねの下端がピストン板の上面に当たっているので、ピストンがマイクロニードルに衝突した際もばねがピストンを皮膚に向けて押し付け、結果としてアプリケータ本体に反発力が作用する。これに対して、タイプＢではばねの下端がピストン板ではなくばね台に当たっているので、ばねの伸長は途中で止まり、その後はピストンのみがアプリケータの下端まで移動してマイクロニードルに衝突する。衝突時にピストンはアプリケータ本体から離れているので、アプリケータはその衝突による反作用を受けない。したがって、アプリケータ本体へのバネの反作用が遮断されるタイプＢを用いると、穿刺の再現性をさらに高めることできる。

なお、タイプＢにおけるピストンの速度プロファイルを図１６のグラフに示す。このグラフの縦軸、横軸はそれぞれ、ピストンの速度（ｍ／ｓ）、キャップを押し始めてからの経過時間（秒）である。およそ０．０５秒から０．０７秒の手前までにおいて速度が約４ｍ／ｓで一定になっているが、これは、ピストンがその時間帯においてばねの付勢力を受けることなく移動したことを示している。

以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

上記実施形態では付勢部材としてばねを用いたが、付勢部材はこれに限定されない。例えば、圧縮ガスの噴射によりピストンをマイクロニードルに衝突させる機構を付勢部材として採用してもよい。

上記第１実施形態では筐体１１の外壁を滑らかに成型したが、図１７に示すように、筐体１１の延び方向に沿って形成された棒状の隆起部１８を筐体１１の外壁に連子状に設けてもよい。このような筐体１１を用いれば、作動したピストン２０が筐体１１の端部で止まった際の衝突音を低減することができる。なお、このような隆起部は、第２実施形態に係るアプリケータ１００にも同様に設けることができる。

アプリケータの構成は図１８に示すようなものであってもよい。図１８に示すアプリケータ５０の筐体５１は、第１実施形態における仕切壁１２と同様の仕切壁５２が設けられた上側部分５１ａと下側部分５１ｂとで構成されている。アプリケータ５０は、筐体５１の上側部分５１ａにキャップ３０を収容し、筐体５１の下側部分５１ｂにピストン６０及びばね４０を収容した上で、当該下側部分５１ｂ及び上側部分５１ａを結合することで完成する。筐体５１の下側開口部を形成する周縁部５３は、径方向の外側及び内側の双方において、下方に向けて広くなるテーパ状に形成されている。ピストン６０と第１実施形態におけるピストン２０とでは、ピストンロッドの構成は同じであるがピストン板の構成が異なる。ピストン板６１の周縁部６１ａは、ピストン６０の作動時に周縁部５３の内側と接触するように形成されており、これによりピストン６０の筐体５１外への飛び出しが防止される。このような変形は、第２実施形態に係るアプリケータ１００に対しても適用可能である。

第２実施形態に係るアプリケータ１００を図１９〜２１に示すように変形させてもよい。なお、図１９〜２１は図９，１２，１３に対応している。この変形例におけるアプリケータ１００は、環状部材１０１ａを有さず、その代わりに、筐体１０１の上部を覆うフード（ｈｏｏｄ）１７０を備えている。図２０，２１に示すように、フード１７０の上壁にはキャップ１３０が取り付けられており、したがって、フード１７０及びキャップ１３０は一体化している。なお、フード１７０及びキャップ１３０をまとめて「キャップ」と言ってもよい。

このようなフード１７０を導入することで、利用者はこのフード１７０を握って下方に動かすことでキャップ１３０を押し下げることができるので、より簡単に（例えば片手で簡単に）ピストン１２０を作動させることができる。また、好ましい程度の荷重（例えば４００〜６００ｇ、あるいは約５００ｇ）でキャップ１３０を押してピストン１２０を作動させることができるので、アプリケータ１００が当たっている皮膚に余計な荷重を与えることなく、一定の付勢力をマイクロニードルに伝えることができる。このようなフードは、第１実施形態に係るアプリケータ１０に対しても同様に適用可能である。

１０，５０，１００…アプリケータ、１１，５１，１０１…筐体、１２，５２，１１２…仕切壁、１３，１１３…貫通孔、１４，１１４…上部空間、１５，１１５…下部空間、１６，１１７…爪受部、１７…緩衝材、１８…隆起部、２０，６０，１２０…ピストン、２１，６１，１２１…ピストン板、２１ａ…突出部、２２，１２２…ピストンロッド、２２ａ，１２２ａ…爪部、２３…緩衝材、３０，１３０…キャップ、３１，１３１…突出部、３２，１３２…凹部、４０，４０Ａ，１４０…ばね、１１６…内筒、１２１ａ…空気孔、１５０…ばね台、１６０…ガイド、１７０…フード。

Claims (10)

1. 皮膚にマイクロニードルを適用させるためのアプリケータであって、
   筒状の筐体と、
   付勢部材の付勢力を前記マイクロニードルに伝えるピストンと、
   前記筐体内において前記ピストンを前記付勢部材の付勢力に抗した状態で固定するための固定手段と、
   前記筐体の第１端部付近に設けられたキャップであって、前記ピストンと対向する面に、前記固定手段により固定された前記ピストンを解放するための解放機構が設けられた、該キャップと
   を備え、
   前記ピストンが前記固定手段により固定されているときに前記解放機構が該固定手段に接触可能なように、前記キャップが前記筐体の延び方向に沿って移動自在に設けられている、
   ことを特徴とするアプリケータ。
2. 前記キャップの全体が前記筐体内に収容されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のアプリケータ。
3. 前記筐体の第２端部における開口の形状が前記マイクロニードルの形状と同じであり、該開口の寸法が該マイクロニードルの寸法以上である、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアプリケータ。
4. 前記付勢部材が円錐状のばねである、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアプリケータ。
5. 前記筐体の内部には、前記キャップの前記解放機構を収容する第１の空間と前記ピストンを収容する第２の空間とを仕切るための仕切壁が設けられ、
   前記固定手段が、前記仕切壁に形成された貫通孔の周縁部と、前記ピストンのピストンロッドの端部に設けられ該周縁部と係合可能な爪部とから構成される、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のアプリケータ。
6. 前記爪部が、前記ピストンロッドの端部に向けて細くなるテーパ状に形成されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載のアプリケータ。
7. 前記解放機構が、前記ピストンと対向する前記キャップの面に設けられた突出部であり、
   前記突出部には、前記爪部を前記貫通孔の中心に向けて押し出すことで前記仕切壁の周縁部と前記爪部との係合を解除するための凹部が形成されている、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載のアプリケータ。
8. 前記突出部に形成された前記凹部がすり鉢状になっている、
   ことを特徴とする請求項７に記載のアプリケータ。
9. 前記付勢部材が弾性部材であり、
   前記皮膚に向かって移動する前記ピストンの移動区間の一部である第１の区間において、該ピストンが前記弾性部材の付勢力を受けることなく移動する、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載のアプリケータ。
10. 前記弾性部材を支持するとともに、前記第１の区間とは異なる第２の区間において前記付勢力を前記ピストンに伝える支持台をさらに備え、
    前記付勢力により前記ピストンを押していた前記支持台が前記第２の区間の一端において止まることで、該ピストンが前記第１の区間において前記付勢力を受けることなく移動する、
    請求項９に記載のアプリケータ。

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