(57)【要約】【課題】液の流動を防止できる凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法及びパターンシートの製造方法を提供する。【解決手段】凹状パターン２０５を有するモールド２００の作製方法は、突起状パターン１４が配置された台１１を有する原版１０を準備する原版準備工程と、突起状パターン１４及び台１１の体積の合計と同等以下の容積を有する凹段差部２３を有する熱可塑性樹脂板２０を準備する樹脂板準備工程と、原版１０の突起状パターン１４と凹段差部２３の中心位置とを位置決めする位置決め工程と、加熱した原版１０の突起状パターン１４及び台１１を、凹段差部２３に押圧した後、冷却し、原版１０と熱可塑性樹脂板２０とを分離することにより、突起状パターン１４の反転形状の凹状パターン２５を熱可塑性樹脂板２０に形成する凹状パターン形成工程と、を含む熱可塑性樹脂原版２６を作製する樹脂原版作製工程と、を含む。【選択図】図５
2020142415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の突起部で構成される突起状パターンが配置された台を有する原版を準備する原版準備工程と、
平坦面に、底面と壁面とを有する凹段差部が形成された熱可塑性樹脂板であって、前記凹段差部は前記突起状パターン及び前記台の体積の合計と同等以下の容積を有する熱可塑性樹脂板を準備する樹脂板準備工程と、
前記原版と前記熱可塑性樹脂板とを相対移動させて、前記原版の突起状パターンと前記凹段差部の中心位置とを位置決めする位置決め工程と、加熱した前記原版の突起状パターン及び前記台を、前記凹段差部の底面に押圧した後、前記原版を冷却し、前記原版と前記熱可塑性樹脂板とを分離することにより、前記突起状パターンの反転形状の凹状パターンを前記熱可塑性樹脂板に形成する凹状パターン形成工程と、を含む熱可塑性樹脂原版を作製する樹脂原版作製工程と、
を含む、パターンシートを製造するための、凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法。
【請求項２】
平面視において、前記凹段差部の底面は前記台の突起状パターンが配置された面と同じ形状であり、かつ、前記凹段差部の底面の面積は前記台の突起状パターンが配置された面の面積以下である請求項１に記載の凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法。
【請求項３】
前記原版は、前記台の前記突起状パターンが配置された面と反対側に、平面視において、前記台より広い面積を有する基板を備え、
前記凹状パターン形成工程により、前記台を前記凹段差部の底面に押圧することで押し退けられた樹脂が、前記平坦面と前記基板との隙間に広がる請求項１又は２に記載の凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法。
【請求項４】
前記熱可塑性樹脂原版の前記平坦面上に形成された凸部の表面は、前記熱可塑性樹脂原版の凹段差部の壁面から連続しており、且つ、前記凸部の側面であって、凹段差部と反対側の側面は、前記平坦面から前記凸部の表面に向かって広がる逆テーパー構造である請求項３に記載の凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法。
【請求項５】
前記台の側面と前記基板とが接するエッジ部に、前記台の側面に沿って前記基板を貫通する貫通孔を有する請求項３又は４に記載の凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法。
【請求項６】
前記凹段差部は複数で構成され、
前記樹脂板準備工程では、前記位置決め工程と前記凹状パターン形成工程とを繰り返すことにより熱可塑性樹脂原版を作製する請求項１から５のいずれか１項に記載の凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法。
【請求項７】
前記熱可塑性樹脂原版を用いて、電鋳処理により、突起状パターンが配置された凸段差部を含む金型を作製する金型作製工程を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法。
【請求項８】
前記金型を用いて、前記金型の凸段差部及び前記金型の突起状パターンの反転形状のモールドを作製するモールド作製工程を含む、請求項７に記載の凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法。
【請求項９】
前記モールドがシリコーン樹脂で構成される請求項８に記載の凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法。
【請求項１０】
前記位置決め工程において、前記原版の位置ずれ量を算出し、かつ前記熱可塑性樹脂板の凹段差部の中心位置を算出し、算出された結果に基づいて前記熱可塑性樹脂板と前記原版とを相対移動させることを含む請求項１から９のいずれか１項に記載の凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法。
【請求項１１】
前記原版の突起部は、前記原版の台から離間する方向に、錐台部と先細りとなる針部とを有する請求項１から１０のいずれか１項に記載の凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法により凹段差部に凹状パターンを有するモールドを作製する工程と、
前記モールドの凹段差部に液状の材料を供給し、前記液状の材料を前記モールドの凹状パターンに充填する工程と、
前記液状の材料を固化することにより、突起状パターンを有するパターンシートにする工程と、
前記パターンシートを前記モールドから離型する離型工程と、
を含むパターンシートの製造方法。
【請求項１３】
前記パターンシートがマイクロニードルアレイである請求項１２に記載のパターンシートの製造方法。
【請求項１４】
前記液状の材料が、ポリマー溶解液である請求項１２又は１３に記載のパターンシートの製造方法。
【請求項１５】
前記ポリマー溶解液が水溶性材料を含む請求項１４に記載のパターンシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法及びパターンシートの製造方法に係り、特に、形状転写によりパターンシートを製造するためのモールドの作製方法及びこのモールドを用いたパターンシートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、痛みを伴わずにインシュリン（Ｉｎｓｕｌｉｎ）及びワクチン（Ｖａｃｃｉｎｅｓ）及びｈＧＨ（ｈｕｍａｎ  Ｇｒｏｗｔｈ  Ｈｏｒｍｏｎｅ）などの薬剤を皮膚内に投与可能な新規剤型として、マイクロニードルアレイ（Ｍｉｃｒｏ−Ｎｅｅｄｌｅ  Ａｒｒａｙ）が知られている。マイクロニードルアレイは、薬剤を含み、生分解性のあるマイクロニードル（微細針、又は、微小針ともいう）をアレイ状に配列したものである。このマイクロニードルアレイを皮膚に貼付することにより、各マイクロニードルが皮膚に突き刺さり、これらマイクロニードルが皮膚内で吸収され、各マイクロニードル中に含まれた薬剤を皮膚内に投与することができる。マイクロニードルアレイは経皮吸収シートとも呼ばれる。
【０００３】
上述のようなマイクロニードルアレイのような微細な突起状パターンを有する成形品を作製するため、微細な突起状パターンを有する原版から樹脂性の反転形状のモールドを形成し、このモールドから成形品を作製することが行われている。このような微細なパターンを有する成形品の生産性を向上させることが求められており、種々の提案がなされている。
【０００４】
例えば、下記の特許文献１には、微細突起パターンを有する原版を熱可塑性樹脂板に押圧して突起状パターンを転写することで、反転パターンを有する熱可塑性樹脂原版を製作し、さらに熱可塑性樹脂原版から突起状パターンを有する電鋳金型を製作し、さらに電鋳金型から反転パターンを有するモールドを製作することが記載されている。特許文献２には、パターンシートを形成する際に、パターンシートを構成する樹脂溶液が、モールドの外に流れる、目的の場所を超えて流動することを防止するために、段差が設けられたモールド、及び、モールドに段差を形成するための原版が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、加熱された突起状パターンを有する原版を、窪みの形成された熱可塑性樹脂シートに押圧することにより凹状パターンを有する熱可塑性樹脂シートを作製し、電鋳金型からパターンシートを製造するための、凹状パターンを有するモールドを製造することが記載されている。特許文献４には、原版の内側から外側に向けて厚みが徐々に増加する傾斜部を有する原版を用いてモールドを作製し、突起部の押し込み合計体積に相当する体積分の盛り上がり部を逆テーパー形状に形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−０８３９９３号公報
【特許文献２】特開２０１５−２３１４７６号公報
【特許文献３】国際公開第２０１７／０５６８９４号公報
【特許文献４】特開２０１７−２０２２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１から３に記載の方法は、型の平面を熱可塑性樹脂板に押し当てながら型のパターンを熱可塑性樹脂板に転写するため、パターン面内において、型のパターン体積相当の樹脂が盛り上がる。その樹脂の盛り上がりの端部に急勾配の段差が付き、その後の電鋳金型作製、モールド成形に悪影響を及ぼすという問題があった。さらに、熱可塑性樹脂原版の反転パターン周辺に凹段差を設ける場合、樹脂の盛り上がりの端部と凹段差の間に隙間ができ、この隙間も電鋳金型作製、モールド成形に、より大きな悪影響を及ぼす懸念があった。
【０００８】
また、文献４は、樹脂の盛り上がり部を考慮してモールドを作製することが記載されているが、モールド作製後のパターンシートを製造する際の、液状の材料の流動を防止することができる凹段差部に凹状パターンが形成されたモールドを製造する構成については開示されていない。
【０００９】
また、凹段差部のサイズを考慮せずに、凹段差部の底面に凹状パターンを形成すると、樹脂の盛り上がり部が凹段差部内に形成されるため、凹状パターンを有する凹段差部の形状が安定せず、その後の電鋳金型作製、モールド形成に悪影響を及ぼす懸念があった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、凹状パターンを凹段差部内に形成する際の樹脂の盛り上がり部を凹段差部外に形成し、電鋳金型の作製、及び、モールド成形等のその後のプロセスの不良を最小に抑制することができる凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法及びパターンシートの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の目的を達成するために、本発明に係る凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法は、複数の突起部で構成される突起状パターンが配置された台を有する原版を準備する原版準備工程と、平坦面に、底面と壁面とを有する凹段差部が形成された熱可塑性樹脂板であって、凹段差部は突起状パターン及び台の体積の合計と同等以下の容積を有する熱可塑性樹脂板を準備する樹脂板準備工程と、原版と熱可塑性樹脂板とを相対移動させて、原版の突起状パターンと凹段差部の中心位置とを位置決めする位置決め工程と、加熱した原版の突起状パターン及び台を、凹段差部の底面に押圧した後、原版を冷却し、原版と熱可塑性樹脂板とを分離することにより、突起状パターンの反転形状の凹状パターンを熱可塑性樹脂板に形成する凹状パターン形成工程と、を含む熱可塑性樹脂原版を作製する樹脂原版作製工程と、を含む。
【００１２】
本発明の目的を達成するために、本発明に係るパターンシートの製造方法は、上記記載の凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法により凹段差部に凹状パターンを有するモールドを作製する工程と、モールドの凹状段差部に液状の材料を供給し、液状の材料をモールドの凹状パターンに充填する工程と、液状の材料を固化することにより、突起状パターンを有するパターンシートにする工程と、パターンシートをモールドから離型する離型工程と、を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、液の流動を防止する凹段差部に凹状パターンを形成することができ、凹段差部を突起状パターン及び台の体積の合計と同等以下の容積としているので、熱可塑性樹脂原版を作製する際に突起部及び台により押し退けられた熱可塑性樹脂板の樹脂を、凹段差部の外に出すことができる。これにより、凹状パターンが形成された凹段差部の底面を平坦に形成することができる。したがって、熱可塑性樹脂原版作製後の金型の作製、モールドの作製、及び、モールドを用いたパターンシートの製造におけるプロセスの不良を最小限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】原版の一例を示す斜視図である。
【図２】熱可塑性樹脂板の斜視図である。
【図３】熱可塑性樹脂原版の作製方法を示す工程図である。
【図４】熱可塑性樹脂原版の作製方法を示す工程図である。
【図５】熱可塑性樹脂原版の作製方法を示す工程図である。
【図６】熱可塑性樹脂原版の作製方法を示す工程図である。
【図７】熱可塑性樹脂原版の作製方法を示す工程図である。
【図８】熱可塑性樹脂原版の作製方法を示す工程図である。
【図９】熱可塑性樹脂原版の作製方法を示す工程図である。
【図１０】熱可塑性樹脂原版の作製方法を示す工程図である。
【図１１】原版の他の例を示す斜視図である。
【図１２】原版ステージに原版を取り付けた状態で、貫通孔を有する構造体を示す断面図である。
【図１３】原版ステージに原版を取り付けた状態で、貫通孔を有する別の構造体を示す断面図である。
【図１４】電鋳処理による金型の作製方法を示す工程図である。
【図１５】電鋳処理による金型の作製方法を示す工程図である。
【図１６】電鋳処理による金型の作製方法を示す工程図である。
【図１７】電鋳処理による金型の作製方法を示す工程図である。
【図１８】電鋳金型の斜視図である。
【図１９】モールドの作製方法を示す工程図である。
【図２０】モールドの作製方法を示す工程図である。
【図２１】パターンシートの製造方法を示す工程図である。
【図２２】パターンシートの製造方法を示す工程図である。
【図２３】パターンシートの製造方法を示す工程図である。
【図２４】パターンシートの製造方法を示す工程図である。
【図２５】パターンシートの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に従って、本発明に係る凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法及びパターンシートの製造方法について説明する。本発明は、以下の好ましい実施形態により説明される。本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。
【００１６】
ここで、図中、同一の記号で示される部分は、同様の機能を有する同様の要素である。また、本明細書中で、数値範囲を“  〜  ”を用いて表す場合は、“  〜  ”で示される上限、下限の数値も数値範囲に含むものとする。
【００１７】
＜モールドの作製方法＞
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法は、複数の突起部で構成される突起状パターンが配置された台を有する原版を準備する原版準備工程と、平坦面に、底面と壁面とを有する凹段差部が形成された熱可塑性樹脂板であって、凹段差部は突起状パターン及び台の体積の合計と同等以下の容積を有する熱可塑性樹脂板を準備する樹脂板準備工程と、原版と熱可塑性樹脂板とを相対移動させて、原版の突起状パターンと凹段差部の中心位置とを位置決めする位置決め工程と、加熱した原版の突起状パターン及び台を、凹段差部の底面に押圧した後、原版を冷却し、原版と熱可塑性樹脂板とを分離することにより、突起状パターンの反転形状の凹状パターンを熱可塑性樹脂板に形成する凹状パターン形成工程と、を含む熱可塑性樹脂原版を作製する樹脂原版作製工程と、を含む。
【００１８】
原版準備工程においては、原版が準備される。図１に示されるように、原版１０は、台１１と、台１１の一つの主面１２の上に形成された複数の突起部１３と、台１１の主面１２の反対側に設けられた基板１５と、を有している。基板１５は、平面視において、台１１と重なって配置され、台１１の面積より広い面積を有している。突起部１３は、主面１２から離間する方向に、錐台部１３Ｂと先細りとなる針部１３Ａとから構成されている。錐台部１３Ｂには角錐台、円錐台等が含まれる。なお、錐台部１３Ｂと針部１３Ａとの間に、さらに別の錐台部を含んでいても良い。
【００１９】
突起状パターン１４は、主面１２の上に複数の突起部１３を配置することにより構成される。主面１２が、突起状パターン１４が配置された面に相当する。原版１０の突起状パターン１４は、作製したい突起状パターンを有するパターンシート、例えば、マイクロニードルと基本的に同一の突起状パターンを有している。実施形態では、複数の突起部１３を円形配列することにより突起状パターン１４が構成されている。しかしながら、突起部１３の数、突起部１３の配置の位置等は限定されない。複数の突起部１３をマトリックスに配置することにより、突起状パターン１４を構成できる。主面１２は完全な平面であっても、一見して平面であっても良い。
【００２０】
突起部１３は、例えば、原版１０の主面１２から０．１ｍｍ〜２ｍｍの高さとすることが好ましい。隣り合う突起部１３の間隔は０．３ｍｍ〜２ｍｍであることが好ましい。突起部１３のアスペクト比（突起部の高さ／突起部の底面の幅）は、１〜５であることが好ましい。
【００２１】
針部１３Ａの高さと錐台部１３Ｂの高さとの比（針部１３Ａの高さ／錐台部１３Ｂの高さ）は１〜１０であることが好ましい。錐台部１３Ｂの側面と主面１２との成す角度は１０°〜６０°であることが好ましい。台１１は、例えば、５ｍｍ〜３０ｍｍの直径、及び０．２ｍｍ〜２ｍｍの高さを有する円柱形状とすることができる。但し、台１１の形状は、円柱形状に限定されず、直方体形状でも良い。また、基板１５は、台１１とは別の部材とせずに、台１１の主面１２と反対側の面に一体として形成することもできる。この場合、台１１の体積に基板１５の体積を含まない。
【００２２】
突起状パターン１４を有する原版１０は、例えば、原版１０となる金属基板をダイヤモンドバイト等の切削工具等を用いて機械加工することにより作製される。金属基板としては、ステンレス、アルミニウム合金、Ｎｉ等を使用することができる。
【００２３】
樹脂板準備工程では、熱可塑性樹脂板が準備される。図２に示されるように、熱可塑性樹脂板２０は、対向する主面（平坦面）２１及び主面２２を有し、かつ一定の厚みを有する板形状で構成される。熱可塑性樹脂板２０は、例えば、１ｍｍ〜６ｍｍの厚さを有し、１５０ｍｍ〜３００ｍｍの直径を有する、円柱形状とすることができる。熱可塑性樹脂板２０の形状は、円柱形状に限定されず、平面視において、矩形状とすることもできる。
【００２４】
熱可塑性樹脂板２０の主面２１には、複数の凹段差部２３が形成されている。凹段差部２３は、底面２３Ａと底面２３Ａを囲む壁面２３Ｂとにより構成される。凹段差部２３は、突起状パターン１４及び台１１の体積の合計と同等以下の容積を有する。ただし、凹段差部２３の底面２３Ａの面積を、平面視において、台１１の主面１２の面積と同じ、又は、主面１２の面積より小さい面積とした場合、凹段差部２３の壁面２３Ｂの高さ（以下、「凹段差部２３の高さ」ともいう）、すなわち底面２３Ａから主面２１までの長さを台１１の主面１２から基板１５までの長さ（以下、「台１１の高さ」ともいう）より短くする。後述する凹状パターン形成工程において、原版１０の突起状パターン１４及び台１１を凹段差部２３の底面２３Ａに押圧した際に、押圧され押し退けられた樹脂の量が、凹段差部２３の外に流れ、主面２１と原版１０の基板１５とに接触して広がる高さ分、凹段差部２３の高さを台１１の高さより短くする。これにより、台１１の主面に形成された突起状パターン１４を凹段差部２３の底面２３Ａに押圧することができる。底面２３Ａから主面２１までの長さは、例えば、台１１の高さ（０．２ｍｍ〜２ｍｍ）から押し退けられた樹脂分の高さ（５０μｍ）を引いた長さとすることができる。
【００２５】
また、凹段差部２３の底面２３Ａの形状は平面視において、台１１の主面１２と同じ形状であることが好ましい。凹段差部２３の形状を主面１２と同じとし、凹段差部２３の面積を主面１２の面積と同じ、又は、小さくすることで、台１１の主面１２で、凹段差部２３の全領域を押圧することができる。また、底面２３Ａから主面２１までの長さを台１１の主面１２から基板１５までの長さと同じにした場合は、突起状パターン１４により押し退けられる樹脂分だけ、凹段差部２３の面積を大きくすることで、製造される熱可塑性樹脂原版の主面２１を平坦にすることができる。
【００２６】
熱可塑性樹脂板２０を構成する熱可塑性樹脂としては、特に限定されない。例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、リニア低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ：Linear Low Density Polyethylene）、液
晶ポリマー、ポリ乳酸等を好適に用いることができる。熱可塑性樹脂板２０は、例えば、熱可塑性樹脂を用いて、射出成形により製造できる。
【００２７】
図３に示されるように、熱可塑性樹脂板２０と石英基板３０とが、主面２２の側において両面接着フィルム３１により接着される。石英基板３０の両面接着フィルム３１と反対側の面が、ワークステージ３２に取り付けられる。ワークステージ３２は、水平面内で互いに直交方向に移動する不図示のＸ軸駆動機構及びＹ軸駆動機構を有し、Ｘ方向及びＹ方向に移動できる。
【００２８】
石英基板３０は、例えば、平面視で、熱可塑性樹脂板２０と同形状で、同面積であることが好ましい。石英基板３０は熱可塑性樹脂板２０の剛性を維持するための補強部材として機能する。
【００２９】
突起状パターン１４を有する原版１０は、原版用ステージ４０に取り付けられる。原版用ステージ４０は不図示のＺ軸駆動機構を有し、Ｚ軸方向に沿って移動できる。原版１０は、熱可塑性樹脂板２０を軟化させる程度の温度に加熱される。加熱は、ヒータ（不図示）により行われる。熱可塑性樹脂板２０を構成する熱可塑性樹脂に応じて、原版１０は適正な温度に加熱される。
【００３０】
原版１０の突起状パターン１４と熱可塑性樹脂板２０の底面２３Ａとが、互いに向かい合う向きに配置される。
【００３１】
次に、樹脂原版作製工程について説明する。樹脂原版作製工程は、位置決め工程と凹状パターン形成工程とを含んでいる。
【００３２】
図４に示される位置決め工程において、原版１０と熱可塑性樹脂板２０とが相対的に移動され、原版１０と凹段差部２３の中心位置とが位置決めされる。実施形態の位置決め工程において、不図示のＸ軸駆動機構及びＹ軸駆動機構を駆動することにより熱可塑性樹脂板２０を支持するワークステージ３２を移動し、凹段差部２３の中心位置と原版１０とが位置決めされる。位置決めでは、凹段差部２３の中心位置と突起状パターン１４の中心位置とが位置決めされる。
【００３３】
原版１０と熱可塑性樹脂板２０とを相対的に移動できる限り、原版１０及び熱可塑性樹脂板２０の何れか一方、又は両方を移動させてもよい。
【００３４】
凹段差部２３の中心位置と原版１０とが位置決めされるので、図２５に示される、パターンシート３００の突起状パターン３０３とシート部３０１の中心位置とを位置決めすることができる。
【００３５】
次に、図５に示される凹状パターン形成工程では、加熱された原版１０の突起状パターン１４が、熱可塑性樹脂板２０の底面２３Ａに押圧される。図５に示されるように、突起状パターン１４の構成する複数の突起部１３が、熱可塑性樹脂板２０の底面２３Ａに押圧される。
【００３６】
図５に示す原版１０及び熱可塑性樹脂板２０は、台１１の主面１２と凹段差部２３の面積及び形状が同じであり、台１１の高さが凹段差部２３の高さより、突起状パターン１４により押し退けられる樹脂の量だけ低くなっている。このような熱可塑性樹脂板２０に原版１０を押圧すると、原版１０の台１１が、凹段差部２３の底面２３Ａ及び壁面２３Ｂを押圧し、凹段差部２３は、台１１及び突起状パターン１４の反転形状に転写される。原版１０を押圧することで形成される凹部２４（図６参照）に対応する樹脂は、図５に示すように、原版１０の基板１５及び熱可塑性樹脂板２０の主面２１との間の隙間に流れ込み。流れ込んだ樹脂は、基板１５と主面２１の間に広がる。
【００３７】
実施形態の押圧において、Ｚ軸駆動機構を駆動することにより原版１０をＺ方向に沿って底面２３Ａに向かって移動し、突起状パターン１４が底面２３Ａに押圧される。突起状パターン１４を底面２３Ａに押圧できる限り、原版１０及び熱可塑性樹脂板２０の何れか一方、又は両方をＺ方向に移動させてもよい。
【００３８】
加熱した原版１０の突起状パターン１４が、予め定められた押圧力及び時間で、凹段差部２３の底面２３Ａに押圧される。加熱した原版１０の突起状パターン１４を押圧することにより、熱可塑性樹脂板２０の底面２３Ａを軟化温度以上に加熱する。押圧した突起状パターン１４を熱可塑性樹脂板２０の底面２３Ａに接触させた状態で原版１０を冷却することにより、熱可塑性樹脂板２０が軟化温度以下になるまで冷却される。
【００３９】
上述したように、台１１の高さは、凹段差部２３の高さと押圧することで押し退けられる樹脂分の高さを考慮して設定される。台１１の高さが高くなり、基板１５と押し退けられた樹脂が接触しないと、作製される熱可塑性樹脂原版の表面の形状が安定しないため好ましくない。また、台１１の主面１２と凹段差部２３の底面２３Ａが接触しないと、突起状パターン１４の突起部１３が凹段差部２３に安定して転写されないため好ましくない。押し退けられる樹脂が、突起状パターン１４の体積分である時は、例えば、台１１の高さを凹段差部の高さより５０μｍ高くすることで、良好な形状の凹状パターンを有する凹段差部を形成することができる。
【００４０】
次に、図６に示される凹状パターン形成工程では、原版１０と熱可塑性樹脂板２０とが分離される。熱可塑性樹脂板２０の底面２３Ａに、複数の突起部１３の反転形状である複数の凹部２４が形成される。複数の凹部２４を熱可塑性樹脂板２０の底面２３Ａに配置することにより凹状パターン２５が形成される。また、熱可塑性樹脂板２０の主面２１には、凹段差部２３から連続して形成された凸部２７を有する。凸部２７の表面は、原版１０の基板１５に沿って広がっているため、平坦に形成される。また、凸部２７の側面のうち凹段差部２３側の側面は、原版１０の台１１により押圧されるため、凹段差部２３の壁面２３Ｂから連続して形成されている。また、反対側の側面は、原版を押圧した際に、押し退けられた樹脂が原版１０の基板１５に沿って広がるため、凸部２７の表面側が熱可塑性樹脂板２０の主面２１側に対して広くなる。したがって、凸部２７は、熱可塑性樹脂板２０の主面２１から凸部２７の表面に向かって広がる逆テーパー構造で構成される。実施形態の押圧において、Ｚ軸駆動機構を駆動することにより原版１０をＺ方向に沿って底面２３Ａから離間する方向に移動し、原版１０と熱可塑性樹脂板２０とが分離される。
【００４１】
凹段差部２３に凹状パターン２５が形成されると、図７に示される位置決め工程では、原版１０と熱可塑性樹脂板２０とが相対的に移動され、原版１０と凹状パターン２５の形成されていない凹段差部２３の中心位置とが、位置決めされる。図４と同様に、熱可塑性樹脂板２０を支持するワークステージ３２を移動することにより、凹段差部２３の中心位置と原版１０とが位置決めされる。
【００４２】
図８に示される凹状パターン形成工程では、図５及び図６と同様に、加熱された原版１０の突起状パターン１４が、熱可塑性樹脂板２０の底面２３Ａに押圧される。加熱した原版１０の突起状パターン１４が、予め定められた押圧力及び時間で、凹段差部２３の底面２３Ａに押圧される。次いで、押圧した突起状パターン１４を熱可塑性樹脂板２０の底面２３Ａに接触させた状態で原版１０を冷却する。原版１０と熱可塑性樹脂板２０とを分離することにより、熱可塑性樹脂板２０の底面２３Ａに、複数の突起部１３の反転形状である複数の凹部２４が形成される。熱可塑性樹脂板２０の全ての凹段差部２３に凹状パターン２５を形成するまで、図４から図８に示される位置決め工程と凹状パターン形成工程とを繰り返す。熱可塑性樹脂板２０の全ての凹段差部２３に凹状パターン２５を形成することにより、熱可塑性樹脂板２０から熱可塑性樹脂原版２６が作製される。
【００４３】
次に、位置決め工程において、原版１０の位置ずれ量を算出する方法及び熱可塑性樹脂板２０の凹段差部２３の中心位置を算出する方法について説明する。
【００４４】
図３に示されるように、原版１０が、不図示のＺ軸駆動機構を有する原版用ステージ４０に取り付けられる。熱可塑性樹脂板２０と石英基板３０とを貼り合せした積層体を、原版１０と対面する設置された不図示のＸ軸駆動機構及びＹ軸駆動機構を有するワークステージ３２に取り付けられる。この状態におけるＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、Ｘ０、Ｙ０、及びＺ０と定義される。
【００４５】
原版１０の位置ずれ量の算出方法について、図９を参照して説明する。ワークステージ３２を予め定められた座標（Ｘｉｂ，Ｙｉｂ）に移動させる。加熱された原版１０を、熱可塑性樹脂板２０の凹段差部２３に底面２３Ａに、原版用ステージ４０によりＺ軸方向に押圧する。次いで、冷却してから原版１０を熱可塑性樹脂板２０から分離し、原版用ステージ４０により原版１０を最初の位置であるＺ０に戻す。熱可塑性樹脂板２０の底面２３Ａ（Ｘｉｂ，Ｙｉｂ）に、突起状パターン１４の反転構造が転写され、凹状パターン２５が形成される。
【００４６】
画像処理システムを構成する撮像装置６０が、固定点（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）の位置に配置される。図９に示されるように、撮像装置６０は、撮像装置６０の光軸がワークステージ３２の設置面、すなわち石英基板３０が設置される面と平行となる位置に設置される。撮像装置６０の光軸上であって、熱可塑性樹脂板２０と原版１０との間にはミラー６１が設置される。なお、光源は、撮像装置６０の光軸と同じ方向から照射される。撮像装置６０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を備える。
【００４７】
固定点に設置された撮像装置６０により、熱可塑性樹脂板２０の（Ｘｉｂ, Ｙｉｂ）の位置に形成された凹状パターン２５の中心（Ｘｉｍ、Ｙｉｍ）を検出する。原版１０の位置ずれ量として、Ｘ方向に関して（Ｘｉｂ−Ｘｉｍ）と、Ｙ方向に関して（Ｙｉｂ−Ｙｉｍ）と算出することができる。
【００４８】
熱可塑性樹脂板２０の凹段差部２３の中心位置を算出する方法について、図１０を参照して説明する。撮像装置６０を固定点（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に固定した状態で、熱可塑性樹脂板２０を、ワークステージ３２によりＸ方向、及びＹ方向に移動し、熱可塑性樹脂板２０に形成されたｋ個全ての凹段差部２３の中心位置の座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を検出する（ここで、ｎ＝１〜ｋ）。
【００４９】
位置決め工程において、算出された凹段差部２３の中心位置と、原版１０の位置ずれ量の結果に基づいて、ワークステージ３２を（Ｘ１−（Ｘｉｂ−Ｘｉｍ），Ｙ１−（Ｙｉｂ−Ｙｉｍ））に移動させる。ｎ＝１の凹段差部２３の中心位置を、原版１０の突起状パターン１４の中心位置に一致させることができる。「一致する」は、完全に一致する場合、及び許容されるズレを有する場合が含まれる。加熱した原版１０を原版用ステージ４０によりＺ方向に沿って移動させる。凹段差部２３の底面２３Ａに突起状パターン１４を、一定の押圧力、及び時間で押圧する。原版１０を冷却した後、原版１０を熱可塑性樹脂板２０から分離し、Ｚ０の位置に戻す。熱可塑性樹脂板２０に形成されたｎ＝１の凹段差部２３の中心位置（Ｘ１，Ｙ１）に凹状パターン２５を形成することができる。残り（ｋ−１）個の凹段差部２３（ｎ＝２〜ｋ）についても、ワークステージ３２を（Ｘｎ−（Ｘｉｂ−Ｘｉｍ），Ｙｎ−（Ｙｉｂ−Ｙｉｍ））に移動させる。上述したのと同様に、加熱した原版１０を原版用ステージ４０により押圧する。原版１０を冷却した後、原版１０を熱可塑性樹脂板２０から分離離し、Ｚ０の位置に戻す。位置決め工程と凹状パターン形成工程を繰り返すことにより、ｋ個の凹段差部２３の中心位置（Ｘｎ，Ｙｎ）に、突起状パターン１４の反転構造である凹状パターン２５を形成できる（ここで、ｎ＝１〜ｋ）。一連の工程を終えると、複数の凹段差部２３に凹状パターン２５が形成された熱可塑性樹脂原版２６が作製される。実施形態の熱可塑性樹脂原版２６において、図８において、凹状パターン２５の中心位置と凹段差部２３の中心位置とは一致する。
【００５０】
図１１は、原版の他の例を示す斜視図である。図１１に示す原版３１０は、基板３１５の貫通孔３１７を有する点が、図１に示す原版１０と異なっている。貫通孔３１７は、台１１の側面と基板３１５とが接するエッジ部３１６に、台１１の側面に沿って、台１１の高さ方向に基板３１５を貫通して形成されている。貫通孔３１７を設けることで、凹段差部２３に原版１０を押圧する際の凹段差部２３内の空気を、貫通孔３１７から逃がすことができる。空気を貫通孔３１７から逃がすことで、原版１０と熱可塑性樹脂板２０との接触部分に空気が溜まることを防止することができる。したがって、凹状パターン形成後の凹段差部２３の形状を安定して形成することができる。なお、図１１に示す原版３１０は、基板３１５に設けられた貫通孔３１７が、台１１の側面に沿って１周にわたり形成されているが、使用時は、原版用ステージ４０に取り付けて使用するため、貫通孔３１７により基板３１５が分かれていても使用することができる。
【００５１】
また、図１２は、原版ステージ４４０に原版４１０を取り付けた状態で、貫通孔４１７を有する構造体４１８を示す断面図である。図１２に示す原版４１０は、台１１の側面で、主面１２と反対側の端部に凸部４１９を有する。凸部４１９を原版ステージ４４０と保持部材４２０とで挟持することで、原版４１０が原版ステージ４４０に取り付けられる。原版ステージ４４０と保持部材４２０とは、ネジ４２１により取り付けることができる。台１１の側面と保持部材４２０の側面とで、貫通孔４１７が形成される。また、図１２の構造体４１８においては、保持部材４２０の原版ステージ４４０と反対側の凸面４２２が、図１１に示す基板３１５と同様の機能を有する。
【００５２】
図１３は、原版ステージ５４０に原版５１０を取り付けた状態で、貫通孔５１７を有する構造体５１８を示す断面図である。図１３に示す構造体５１８の原版ステージ５４０は、中央に原版５１０の一部が収納される凹部５２３を有する。原版５１０の主面１２と反対側は、凹部５２３の内部に収納されるように、段差部５２４を介して主面１２の径より小さい径で構成されている。原版ステージ５４０と原版５１０はネジ５２１により取り付けることができる。原版ステージ５４０に設けられた凸面５２２と原版５１０の段差部５２４とで、図１３において左右方向に貫通孔５１７が形成される。また、凹部５２３の内周面と原版５１０の側面とで、隙間を形成することで、高さ方向に連続して貫通孔５１７が形成される。なお、図１３に示す構造体５１８においても、原版ステージ５４０に形成された凸面５２２が、図１１に示す基板３１５と同様の機能を有する。
【００５３】
次に、熱可塑性樹脂原版２６を用いて、電鋳処理により、突起状パターンが配置された凸段差部を有する金型を作製する金型作製工程について説明する。図１４に示されるように、複数の凹段差部２３に凹状パターン２５が形成された熱可塑性樹脂原版２６が準備される。熱可塑性樹脂原版２６に対して導電化処理が行われる。導電化処理では、蒸着、又はスパッターリング等により金属膜（例えば、ニッケル）が、熱可塑性樹脂原版２６の主面２１、凹段差部２３を構成する底面２３Ａと壁面２３Ｂ、凹状パターン２５を構成する複数の凹部２４、及び凸部２７に製膜される。
【００５４】
図１５に示されるように、導電化処理された熱可塑性樹脂原版２６が、電鋳処理に用いられる陰極１００に固定される。陰極１００は、少なくともシャフト１０１と陰極板１０２とを備える。熱可塑性樹脂原版２６の主面２２と陰極板１０２とが対向する位置で、熱可塑性樹脂原版２６が陰極板１０２に固定される。
【００５５】
熱可塑性樹脂原版２６に製膜された金属膜（不図示）に、陰極板１０２からの電流を供給するため、熱可塑性樹脂原版２６の外周部に導電リング１０３が設けられる。シャフト１０１と陰極板１０２とは導電部材で構成される。ここで、電鋳処理とは、電気めっき法により熱可塑性樹脂原版２６に金属を析出させる処理方法をいう。
【００５６】
図１６に示されるように、陰極１００に取り付けられた熱可塑性樹脂原版２６が電鋳液１３２に浸漬される。熱可塑性樹脂原版２６に対して電鋳処理を行う電鋳装置１３０は、電鋳液１３２を保持する電鋳槽１３４と、電鋳槽１３４をオーバーフローした電鋳液１３２Ａを受け入れるドレーン槽１３６と、Ｎｉペレット１３８が充填されたチタンケース１４０と、を備える。熱可塑性樹脂原版２６を取り付けた陰極１００を電鋳液１３２に浸漬することにより電鋳装置１３０として機能する。電鋳液１３２として、例えば、４００ｇ／Ｌ〜８００ｇ／Ｌのスルファミン酸ニッケルと、２０ｇ／Ｌ〜５０ｇ／Ｌのホウ酸と、界面活性剤（例えばラウリル硫酸ナトリウム）等の必要な添加物とを、混合した液を使用することができる。電鋳液１３２の温度は４０℃〜６０℃が好ましい。
【００５７】
ドレーン槽１３６に排水配管１４２が接続され、電鋳槽１３４に供給配管１４４が接続される。電鋳槽１３４からドレーン槽１３６にオーバーフローした電鋳液１３２は、排水配管１４２により回収され、回収された電鋳液１３２は、供給配管１４４から電鋳槽１３４に供給される。陰極１００に保持された熱可塑性樹脂原版２６は、凹状パターン２５の形成されている主面２１が、陽極となるチタンケース１４０に対向する位置に位置合わせされる。
【００５８】
陰極１００を負電極に接続し、陽極となるチタンケース１４０に正電極を接続する。陰極板１０２に保持される熱可塑性樹脂原版２６を、シャフト１０１を中心に１０ｒｐｍ〜１５０ｒｐｍの回転速度で回転させながら、陰極１００とチタンケース１４０との間に直流電圧が印加される。Ｎｉペレット１３８が溶解し、陰極１００に取り付けられた熱可塑性樹脂原版２６の主面２１、凹段差部２３の底面２３Ａと壁面２３Ｂ、及び凹状パターン２５の内壁に金属膜を付着させる。
【００５９】
金属膜から構成される電鋳処理による金型１５０が熱可塑性樹脂原版２６に形成されると、図１７に示されるように、熱可塑性樹脂原版２６を取り付けた陰極１００が電鋳槽１３４（不図示）から取り出される。次いで、金型１５０が熱可塑性樹脂原版２６から剥離される。金型１５０は、対向する主面１５２と主面１５８とを有する。金型１５０は、断面視において、平坦部１５３と凸段差部１５４とを有する。凸段差部１５４の主面１５２には複数の突起部１５５が形成され、複数の突起部１５５により突起状パターン１５６が構成される。突起状パターン１５６は熱可塑性樹脂原版２６の凹状パターン２５の反転形状となる。凸段差部１５４は、凹段差部２３の反転形状となる。また、平坦部１５３の主面１５２には、熱可塑性樹脂原版２６の凸部２７に対応した凹部１５９が形成される。
【００６０】
平坦部１５３と凸段差部１５４との位置関係は、それぞれの主面１５２が同一面にない状態を意味する。凸段差部１５４の主面１５８の側には、一定の径を有する円筒形状の凹部１５７が設けられる。なお、金型１５０は、例えば、１５０μｍの厚みを有している。厚みは、主面１５２と主面１５８の距離である。
【００６１】
図１８は金型１５０の斜視図である。図１８に示されるように、実施形態では、突起状パターン１５６は、凸段差部１５４の主面１５２の上に複数の突起部１５５を円形配列することにより構成される。熱可塑性樹脂原版２６により凸段差部１５４と突起状パターン１５６とを形成しているので、凸段差部１５４の中心位置と突起状パターン１５６の中心位置とは一致する。「一致する」は、完全に一致する場合、及び許容されるズレを有する場合を含んでいる。
【００６２】
凸段差部１５４は一定の高さを有する円柱の台座形状である。凸段差部１５４の高さは、熱可塑性樹脂原版２６の凹段差部の高さである。凸段差部１５４の高さは、凸段差部１５４の主面１５２と平坦部１５３の主面１５２（凹部１５９の底面）との距離である。
【００６３】
突起部１５５は、凸段差部１５４の主面１５２から離間する方向に、錐台部１５５Ｂと先細りとなる針部１５５Ａとから構成されている。錐台部１５５Ｂには角錐台、円錐台等が含まれる。なお、錐台部１５５Ｂと針部１５５Ａとの間に、さらに別の錐台部を含んでいてもよい。
【００６４】
突起部１５５の高さは、例えば、０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲であり、好ましくは、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍ以下である。突起部１５５の高さは、凸段差部１５４の主面１５２から突起部１５５の先端までの距離である。
【００６５】
電鋳処理において、熱可塑性樹脂原版２６の上に均一の厚さの金属膜を形成するためには、金型１５０が、平面視において円形であることが好ましい。金型１５０の直径は２００ｍｍ〜３００ｍｍであることが好ましい。円形とは、真円に限定されず、略円形であれば良い。
【００６６】
次に、金型１５０を用いたモールドの作製工程について説明する。モールドの材料となるエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等の熱硬化樹脂を準備する。特に、シリコーン樹脂を用いることが好ましい。シリコーン樹脂の中に、１液熱硬化シリコーン材料、２液混合硬化シリコーン材料、ＵＶ硬化シリコーン材料等がある。医療用のシリコーン樹脂は、主剤と硬化剤とを混合する２液混合硬化シリコーン材料が適用される。例えば、シリコーン樹脂として、Ｎｕｓｉｌ社製のＭＥＤ−６０１５を適用することができる。
【００６７】
図１９に示されるようにモールド作製工程において、金型１５０の平坦部１５３と設置台１７２との設置面とが対向配置され、金型１５０が設置台１７２に固定される。金型１５０の端部が、堰部材１７４と設置台１７２により挟圧される。金型１５０の凸段差部１５４の側から、予め定められた量の樹脂Ｒが滴下される。次いで、例えば、ＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）製のシート１８０により樹脂Ｒを軽く押圧する。
【００６８】
次いで、シート１８０を樹脂Ｒに接触させた状態で、１２０℃に加熱されたオーブン内に入れ、３０分間加熱する。樹脂Ｒを硬化させてモールドを作製する。
【００６９】
図２０に示されるように、モールド２００が金型１５０から分離される。金型１５０の凸段差部１５４、及び複数の突起部１５５で構成される突起状パターン１５６の反転形状がモールド２００に形成される。
【００７０】
モールド２００は、対向する主面２０１と主面２０２とを有する。主面２０１の側に凹段差部２０３が形成される。凹段差部２０３は底面２０３Ａと壁面２０３Ｂとにより構成される。凹段差部２０３の底面２０３Ａに複数の凹部２０４が形成される。また、主面２０１の側に、金型１５０の凹部１５９に対応する凸部２０６が形成される。複数の凹部２０４を凹段差部２０３の底面２０３Ａに配置することにより凹状パターン２０５が構成される。金型１５０により凹段差部２０３と凹状パターン２０５とを形成しているので、凹段差部２０３の中心位置と凹状パターン２０５の中心位置とは一致する。「一致する」には、完全に一致する場合、及び許容されるズレを有する場合を含んでいる。
【００７１】
＜パターンシートの製造方法＞
次に、上述の作製方法で作製されたモールド２００を用いて、パターンシートを製造する方法について説明する。図２１から図２４は、パターンシート３００を製造する工程図である。パターンシート３００としてマイクロニードルアレイを例に説明する。
【００７２】
図２１は、モールド２００Ａを準備した状態を示している。実施形態のモールド２００Ａは、上述のモールドの作製方法により製造されたモールド２００を、凹段差部２０３の
単位で打ち抜くことで作製される。モールド２００Ａは、凹段差部２０３に形成された凹状パターン２０５を有している。なお、図２１においては、凸部２０６と主面２０１との段差が、モールド２００Ａに含まれないように打ち抜いているが、モールド２００Ａを打ち抜く位置は限定されない。後述するポリマー溶解液の注入は、凹段差部２０３の内部でポリマー溶解液を保持するため、凸部２０６と主面２０１との段差は影響を受けずにパターンシートを製造することができる。
【００７３】
モールド２００Ａは、不図示の吸引台の上に、凹段差部２０３が開放される向きに設置される。モールド２００Ａの主面２０２の側から予め定められたゲージ圧で吸引され、モールド２００Ａは、吸引台の上に固定される。
【００７４】
図２２は、モールド２００Ａの凹段差部２０３に形成された凹状パターン２０５に液状の材料であるポリマー溶解液２１２を供給する供給工程を示す図である。
【００７５】
パターンシート３００を形成するポリマー溶解液２１２の材料としては、水溶性材料を用いることが好ましい。パターンシート３００の製造に用いられるポリマー溶解液２１２の樹脂ポリマーの素材としては、生体適合性のある樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂としては、グルコース、マルトース、プルラン、コンドロイチン硫酸ナトリウム、ヒアルロン酸ナトリウム、ヒドロキシエチルデンプンなどの糖類、ゼラチンなどのタンパク質、ポリ乳酸、乳酸・グリコール酸共重合体などの生分解性ポリマーを使用することが好ましい。パターンシート３００をモールド２００Ａから離型する際、基材（不図示）を用いてパターンシート３００を離型することができるので、好適に利用することができる。濃度は材料によっても異なるが、薬剤を含まないポリマー溶解液２１２の中に樹脂ポリマーが１０質量％〜５０質量％含まれる濃度とすることが好ましい。また、ポリマー溶解液２１２に用いる溶媒は、温水以外であっても揮発性を有するものであればよく、エタノール等のアルコールなどを用いることができる。そして、ポリマー溶解液２１２の中には、用途に応じて体内に供給するための薬剤を共に溶解させることが可能である。薬剤を含むポリマー溶解液２１２のポリマー濃度（薬剤自体がポリマーである場合は薬剤を除いたポリマーの濃度）としては、０質量％〜３０質量％含まれることが好ましい。
【００７６】
ポリマー溶解液２１２の調製方法としては、水溶性の高分子（ゼラチンなど）を用いる場合は、水溶性粉体を水に溶解し、溶解後に薬剤を添加してもよいし、薬剤が溶解した液体に水溶性高分子の粉体を入れて溶かしてもよい。水に溶解しにくい場合、加温して溶解してもよい。温度は高分子材料の種類により、適宜選択可能であるが、必要に応じて、約２０〜４０℃の温度で加温することが好ましい。ポリマー溶解液２１２の粘度は、薬剤を含む溶解液では２００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、より好ましくは５０ｍＰａ・ｓ以下とすることが好ましい。薬剤を含まない溶解液では２０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、より好ましくは５００ｍＰａ・ｓ以下とすることが好ましい。ポリマー溶解液２１２の粘度を適切に調整することにより、モールド２００Ａの凹状パターン２０５に容易にポリマー溶解液２１２を注入することができる。例えば、ポリマー溶解液２１２の粘度は、細管式粘度計、落球式粘度計、回転式粘度計、又は振動式粘度計で測定することができる。ポリマー溶解液２１２をモールド２００Ａに供給する前に脱気装置等により、ポリマー溶解液２１２の気体を取り除くことが好ましい。
【００７７】
ポリマー溶解液２１２に含有させる薬剤は、薬剤としての機能を有するものであれば限定されない。特に、ペプチド、タンパク質、核酸、多糖類、ワクチン、水溶性低分子化合物に属する医薬化合物、又は化粧品成分から選択することが好ましい。
【００７８】
ポリマー溶解液２１２をモールド２００Ａに注入する方法としては、例えば、スピンコーターを用いた塗布を挙げることができる。例えば、ポリマー溶解液２１２は、凹段差部２０３の内部で、かつモールド２００Ａの凸部２０６（図２１参照）から突出するように、供給される。実施形態のモールド２００Ａは凹段差部２０３を有しているので、ポリマー溶解液２１２を保持することができる。ポリマー溶解液２１２を保持した状態で、モールド２００Ａが主面２０２から吸引されるので、凹状パターン２０５を構成する凹部２０４の凹部先端までポリマー溶解液２１２を充填できる。
【００７９】
凹部２０４の凹部先端に、貫通孔を形成することが好ましい。凹部２０４のエアーを貫通孔から逃がすことができる。したがって、ポリマー溶解液２１２をモールド２００Ａの凹部２０４に充填しやすくできる。また、この工程は、減圧状態で行うことが好ましい。
【００８０】
図２３は、ポリマー溶解液２１２を乾燥させて固化することにより、パターンシート３００にする工程を示す図である。例えば、モールド２００Ａを加熱し、かつポリマー溶解液２１２に風を吹き付けることにより、ポリマー溶解液２１２を乾燥できる。パターンシート３００の水分量等は適宜設定される。なお、乾燥により、パターンシート３００の水分量が低くなりすぎると剥離しにくくなるため、弾力性を維持している状態の水分量を残存させておくことが好ましい。
【００８１】
図２４は、パターンシート３００をモールド２００Ａから離型する離型工程を説明する図である。パターンシート３００は、シート部３０１と、シート部３０１に形成された複数の突起部３０２を有している。複数の突起部３０２により、突起状パターン３０３が構成される。突起状パターン３０３は、モールド２００Ａの凹状パターン２０５の反転形状である。パターンシート３００において、突起状パターン３０３の中心位置とシート部３０１の中心位置とが一致する。「一致する」は、完全に一致する場合、及び許容されるズレを有する場合を含んでいる。パターンシート３００において、突起状パターン３０３とシート部３０１との位置が、正確に位置決めされるので、例えば、パターンシート３００をハンドリングする際、突起状パターン３０３が損傷を受けることを回避できる。
【００８２】
このように、パターンシートの製造においては、凹段差部２０３内でポリマー溶解液２１２を保持するため、モールド２００を作製する熱可塑性樹脂原版２６の凹段差部２３を原版１０の転写形状とすることで、安定した形状のパターンシートを製造することができる。また、凹段差部２０３の外に形成された凸部２０６の影響を受けずにパターンシート３００を形成することができる。
【００８３】
図２５は、パターンシート３００の斜視図である。パターンシート３００のシート部３０１の上に形成された突起部３０２は、シート部３０１から離間する方向に、錐台部３０２Ｂと先細りとなる針部３０２Ａとから構成されている。錐台部３０２Ｂには角錐台、円錐台等が含まれる。なお、錐台部３０２Ｂと針部３０２Ａとの間に、さらに別の錐台部を含んでいても良い。
【００８４】
なお、実施形態では、ポリマー溶解液２１２を、モールド２００Ａの凹状パターン２０５の形成された凹段差部２０３に供給し、乾燥することによりパターンシート３００を作製する場合を説明したが、これに限定されない。
【００８５】
例えば、薬剤を含むポリマー溶解液２１２をモールド２００Ａの凹状パターン２０５に充填して乾燥し、その後、薬剤を含まないポリマー溶解液２１２をモールド２００Ａの凹段差部２０３に供給し、乾燥することにより二層構造のパターンシート３００を製造できる。
【００８６】
また、モールド２００Ａの使用は、初回の１回限りの使用とし、使い捨てとすることが好ましい場合がある。パターンシート３００が、医薬品として用いられる場合、製造されるパターンシート３００の生体への安全性を考慮して、使い捨てとすることが好ましい。また、使い捨てとすることで、モールド２００Ａを洗浄する必要がなくなるので、洗浄によるコストを下げることができる。特に、パターンシート３００が、医薬品として用いられる場合には、高い洗浄性が求められるため、洗浄コストが高くなる。
【００８７】
製造されるパターンシート３００の突起状パターン３０３とは、複数の突起部３０２が、定められた数、及び位置にアレイ状に配列されている状態をいう。突起部３０２とは、先端側に先細りの形状を意味し、錐体形状、及び多段の錐体形状を含む。多段の錐体形状は、底面から先端に向けて角度の異なる側面を有する錐体形状を意味する。
【００８８】
突起部３０２の高さは、０．２ｍｍ〜２ｍｍの範囲であり、好ましくは、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍである。
【００８９】
本発明の凹段差部に凹状パターンを有するモールドの作製方法によれば、モールドを作製するための熱可塑性樹脂原版の凹状パターン及び凹状パターンが形成された凹段差部の形状を安定して形成することができる。したがって、その後の工程において、安定して、電鋳金型、及び、モールドを作製することができる。また、作製されたモールドを用いてパターンシートを製造することで、作業を容易に行うことができ、かつ、安定した形状のパターンシートを製造することができる。
【００９０】
＜その他＞
本発明の技術的範囲は、上記の実施形態に記載の範囲には限定されない。各実施形態における構成等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各実施形態間で適宜組み合わせることができる。
【実施例】
【００９１】
以下に、本発明の実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、以下の実施例に示される材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
【００９２】
＜実施例１＞
（原版）
寸法６×４ｃｍ、厚みｔ０．５ｃｍの平滑なアルミニウム合金板の中央に、直径φ１７．０ｍｍ、高さ０．５ｍｍの円柱台を形成した。円柱台の中央に、下面直径φ０．８ｍｍで、上面直径φ０．４ｍｍの、高さ０．２ｍｍの円錐台の上に、直径φ０．４ｍｍ、高さ０．９ｍｍの円錐が形成された針状構造の突起部を、ピッチ１ｍｍの最密充填で、円形配列に１２１本を切削加工し、原版とした。
【００９３】
（熱可塑性樹脂板）
直径φ２０ｃｍ、厚み０．３ｃｍの平板に、直径φ１７．０ｍｍ、深さ０．４５ｍｍの凹段差を最密充填配列にて２４個設けたＬＬＤＰＥ製の板を、射出成形にて製作した。
【００９４】
（熱可塑性樹脂板と石英基板との貼り合せ）
熱可塑性樹脂板の凹段差形成面と反対の面に、φ２０ｃｍ、厚みｔ０．２ｍｍの石英基板を、両面接着フィルムを介して貼り合せた。
【００９５】
（位置合わせプロセス）
原版を、Ｚ軸駆動を有する原版用ステージに取り付け、固定した。熱可塑性樹脂板と石英基板とを貼り合せ積層体を、原版と対面に設置したＸ−Ｙ軸駆動を有するワークステージに取り付け、固定した。（この時のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、それぞれＸ０、Ｙ０、及びＺ０）。
【００９６】
（１）原版位置ずれ補正
ワークステージを所定のＸｉｂ及びＹｉｂ座標に移動させ、原版を１２０℃に加熱し、熱可塑性樹脂板を１０Ｎの力でＺ軸方向に押圧し、冷却してから原版を熱可塑性樹脂板から離し、Ｚ０に戻した。熱可塑性樹脂板の表面（Ｘｉｂ，Ｙｉｂ）に針状構造の突起部の反転構造が転写された。
【００９７】
ここで、固定点（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に撮像装置（Keyence社製：画像処理システムXG-7000）のＣＣＤカメラを投入し、熱可塑性樹脂板の（Ｘｉｂ，Ｙｉｂ）位置に転写された針状構造の反転構造の中心（Ｘｉｍ，Ｙｉｍ）を検出した。原版の位置ずれ量を、Ｘ方向（Ｘｉｂ−Ｘｉｍ）、Ｙ方向（Ｙｉｂ−Ｙｉｍ）と算出した。
【００９８】
（２）凹段差位置検出
ＣＣＤカメラを（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）に固定したまま、熱可塑性樹脂板のＸ、及びＹの位置を移動し、２４個の凹段差の全ての中心位置座標（Ｘｎ，Ｙｎ）を（ｎ＝１〜２４）を検出した。
【００９９】
（押付プロセス）
ワークステージをｎ＝１の凹段差（Ｘ１−（Ｘｉｂ−Ｘｉｍ），Ｙ１−（Ｙｉｂ−Ｙｉｍ））に移動し、原版を１１７℃に加熱し、熱可塑性樹脂板を８０Ｎの力で、保持時間ｔでＺ軸方向に押圧し、冷却してから原版を熱可塑性樹脂板から離し、Ｚ０に戻した。熱可塑性樹脂板の段差中心（Ｘ１，Ｙ１）に針状構造の反転構造が転写された。さらに、残り２３個（ｎ＝２〜２４）の凹段差（Ｘｎ−（Ｘｉｂ−Ｘｉｍ），Ｙｎ−（Ｙｉｂ−Ｙｉｍ））についても同様にＺ軸方向に押圧し、冷却してから原版を熱可塑性樹脂板から離し、Ｚ０に戻すプロセスを繰り返し、２４個の凹段差中心全てに針状構造の反転構造が転写された。凹段差部の周囲には、原版を押圧することで押し退けられた樹脂により凸部が形成されていた。
【０１００】
（電鋳金型作製）
（１）スパッタプロセス（導電化処理）
凹段差の中心に針状構造の反転構造が形成された熱可塑性樹脂板の表面に、ニッケルスパッタを施し、熱可塑性樹脂板の表面及び凹段差、及び反転構造内にＮｉの薄膜を形成した。
【０１０１】
（２）電鋳プロセス
次に、Ｎｉの薄膜により導電化処理を施した熱可塑性樹脂板に、電鋳法によって表面及び凹段差、及び反転構造内にＮｉを付与し、熱可塑性樹脂板の表面の反転形状となる金属体を形成した。具体的には、導電化処理を施した熱可塑性樹脂板をホルダーに固定したものを陰極とし、Ｎｉのペレットを金属製のケースに保持して陽極としたものを、同時に電鋳液中に浸漬し、通電することで、熱可塑性樹脂板の表面にＮｉの膜が形成されるものである。
【０１０２】
形成された金属体から、熱可塑性樹脂板を剥離すると、表面に凸段差が形成され、凸段差の中心には針状構造が形成されていた。これを電鋳金型とした。
【０１０３】
（モールド作製）
シリコーン樹脂（Nusil社製：MED-6015）の主剤と硬化剤と１：１０の比率で混合した
ものを準備し、電鋳金型の凸段差の中心の針状構造に滴下し、その後、ＰＥＴシートで上から軽く押圧した状態で層を形成した。電鋳金型を１２０℃に加熱したオーブン内で３０ｍｉｎの間加熱し、シリコーン樹脂を硬化させた。硬化させたシリコーン樹脂を電鋳金型から剥離すると、電鋳金型の凸段差の中心に形成された針状構造が反転した、凹段差の中心に針状構造の反転構造を有するシリコーン樹脂製のモールドを作製することができた。モールドを針状構造の反転構造が中心になるように、φ２０ｍｍの円形刃で打ち抜き、位置合わせに使用したパッチを除く２３個のモールドを製作した。
【０１０４】
（パターンシート作製）
（１）基材液の調製
ヒドロキシプロピルセルロース（日本曹達社製）を水で溶解し、３０％の水溶液に調液した基材液を準備した。調液後、３ｋＰａの減圧環境下で４分間晒し、脱気を行った。
【０１０５】
（２）基材液の充填
水平な吸引台上に表面が上になるようにモールドを設置し、モールド裏面方向からゲージ圧９０ｋＰａの吸引圧で減圧して、モールドを吸引台に固定した。脱気した基材液をモールドに形成された凹段差内に、基材液が凹段差の上面から少し盛り上がるように滴下し、数分放置した後、基材液が針状構造の反転構造内に充填されたことを確認した。モールドに形成された凹段差により、基材液が流動することが防止された。
【０１０６】
（３）基材液の乾燥
温度２３℃、相対湿度４５％ＲＨ、及び風速０．４ｍ／ｓの環境下で、３５℃のホットプレートの上にモールドを設置し、１昼夜静置し、基材液を乾燥させた。乾燥した基材液はモールドの凹段差に接触した状態の円形シートとなっていた。
【０１０７】
（４）剥離
円形シートをモールドから剥離すると、モールドと接触していた面に、モールドの構造が反転した針状構造が形成されており、微細な突起状パターンを有する平坦なパターンシートを成形することができた。
【符号の説明】
【０１０８】
１０、３１０、４１０、５１０  原版
１１  台
１２  主面
１３  突起部
１３Ａ  針部
１３Ｂ  錐台部
１４  突起状パターン
１５、３１５  基板
２０  熱可塑性樹脂板  
２１  主面
２２  主面
２３  凹段差部
２３Ａ  底面
２３Ｂ  壁面
２４  凹部
２５  凹状パターン
２６  熱可塑性樹脂原版
２７  凸部
３０  石英基板
３１  両面接着フィルム
３２  ワークステージ
４０、４４０、５４０  原版用ステージ
６０  撮像装置
６１  ミラー
１００  陰極
１０１  シャフト
１０２  陰極板
１０３  導電リング
１３０  電鋳装置
１３２  電鋳液
１３２Ａ  電鋳液
１３４  電鋳槽
１３６  ドレーン槽
１３８  Ｎｉペレット
１４０  チタンケース
１４２  排水配管
１４４  供給配管
１５０  金型
１５２  主面
１５３  平坦部
１５４  凸段差部
１５５  突起部
１５５Ａ  針部
１５５Ｂ  錐台部
１５６  突起状パターン
１５７  凹部
１５８  主面
１５９  凹部
１７２  設置台
１７４  堰部材
１８０  シート
２００  モールド
２００Ａ  モールド
２０１  主面
２０２  主面
２０３  凹段差部
２０３Ａ  底面
２０３Ｂ  壁面
２０４  凹部
２０５  凹状パターン
２０６  凸部
２１２  ポリマー溶解液
３００  パターンシート
３０１  シート部
３０２  突起部
３０２Ａ  針部
３０２Ｂ  錐台部
３０３  突起状パターン
３１６  エッジ部
３１７、４１７、５１７  貫通孔
４１８、５１８  構造体
４１９  凸部
４２０  保持部材
４２１、５２１  ネジ
４２２、５２２  凸面
５２３  凹部
５２４  段差部
Ｒ  樹脂
【図１】
2020142415.tif 000003
【図２】
2020142415.tif 000004
【図３】
2020142415.tif 000005
【図４】
2020142415.tif 000006
【図５】
2020142415.tif 000007
【図６】
2020142415.tif 000008
【図７】
2020142415.tif 000009
【図８】
2020142415.tif 000010
【図９】
2020142415.tif 000011
【図１０】
2020142415.tif 000012
【図１１】
2020142415.tif 000013
【図１２】
2020142415.tif 000014
【図１３】
2020142415.tif 000015
【図１４】
2020142415.tif 000016
【図１５】
2020142415.tif 000017
【図１６】
2020142415.tif 000018
【図１７】
2020142415.tif 000019
【図１８】
2020142415.tif 000020
【図１９】
2020142415.tif 000021
【図２０】
2020142415.tif 000022
【図２１】
2020142415.tif 000023
【図２２】
2020142415.tif 000024
【図２３】
2020142415.tif 000025
【図２４】
2020142415.tif 000026
【図２５】
2020142415.tif 000027