(57)【要約】  小型化及び軽量化を図ることが可能な穿刺装置及びその製造方法を提供する。  穿刺装置１は、皮膚を通して活性成分を体内に移行するための装置である。穿刺装置１は、筒状の筐体Ｈと、筐体Ｈ内にスライド可能に配置されたピストンＰと、筐体Ｈ内に配置されると共にピストンＰに付勢力を付与する円錐コイルばね４０とを備える。ピストンＰは、ピストン本体２０と、ピストン本体２０に係合されてピストン本体２０と一体化されたマイクロニードル部材３０とを有する。マイクロニードル部材３０は、基板３１と、基板３１の表面に突設された複数のマイクロニードルとを有する。
2013151044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロニードルの皮膚への穿刺により皮膚を通して活性成分を体内に移行するための穿刺装置であって、
筒状の筐体と、
前記筐体内にスライド可能に配置されると共にスライド方向に交差する主面を有し、前記主面側に複数の前記マイクロニードルが配置されている、ピストンと、
前記筐体内に配置されると共に前記ピストンに付勢力を付与する非線形コイルばねとを備える、穿刺装置。
【請求項２】
前記ピストンは、溝が形成されたピストン本体と、前記溝に係合する係合片が設けられたマイクロニードル部材とを有し、
前記マイクロニードル部材は、前記ピストンの前記主面を構成する面を含み、当該面に前記複数のマイクロニードルが突設されている、請求項１に記載の穿刺装置。
【請求項３】
マイクロニードルの皮膚への穿刺により皮膚を通して活性成分を体内に移行するための穿刺装置であって、
筒状の筐体と、
前記筐体内にスライド可能に配置されると共にスライド方向に交差する主面を有し、前記マイクロニードルが設けられたマイクロニードルアレイに前記主面が衝突することにより前記マイクロニードルアレイに衝撃力を伝達するピストンと、
前記筐体内に配置されると共に前記ピストンに付勢力を付与する非線形コイルばねとを備える、穿刺装置。
【請求項４】
前記非線形コイルばねは、ステンレス鋼線、ピアノ線又は銅線で形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の穿刺装置。
【請求項５】
前記非線形コイルばねは円錐コイルばねである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の穿刺装置。
【請求項６】
前記円錐コイルばねの自由高さは線径の３倍以上である、請求項５に記載の穿刺装置。
【請求項７】
前記円錐コイルばねの自由高さは、１ｍｍ〜１００ｍｍである、請求項５又は６に記載の穿刺装置。
【請求項８】
前記円錐コイルばねを構成する金属線は、前記円錐コイルばねの中心線の延在方向から見て重なり合っていない、請求項５〜７のいずれか一項に記載の穿刺装置。
【請求項９】
前記円錐コイルばねの両端部はそれぞれ、前記円錐コイルばねの中心線に直交する仮想平面に沿うように平坦に削られている、請求項５〜８のいずれか一項に記載の穿刺装置。
【請求項１０】
前記円錐コイルばねの最大直径は１ｍｍ〜１００ｍｍである、請求項５〜９のいずれか一項に記載の穿刺装置。
【請求項１１】
前記円錐コイルばねの最小直径は、前記円錐コイルばねの最大直径の１／１０００倍以上で且つ１倍未満である、請求項５〜１０のいずれか一項に記載の穿刺装置。
【請求項１２】
前記円錐コイルばねの線径は０．０１ｍｍ〜２ｍｍである、請求項５〜１１のいずれか一項に記載の穿刺装置。
【請求項１３】
前記円錐コイルばねの圧縮時荷重は１１００ｇｆ〜５０００ｇｆである、請求項５〜１２のいずれか一項に記載の穿刺装置。
【請求項１４】
請求項５〜１２のいずれか一項に記載の穿刺装置を製造する方法において、
前記円錐コイルばねの大径側が下側で且つ小径側が上側の状態で、前記円錐コイルばねを前記ピストンに取り付ける、穿刺装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚を通して活性成分を体内に移行するための穿刺装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、先端に薬剤等が塗布された多数のマイクロニードルを備えるマイクロニードル部材を、ラッチ機構などにより保持する穿刺装置が知られている（特許文献１〜５参照）。穿刺装置に保持されているマイクロニードル部材を解放して皮膚に衝突させることで、マイクロニードルが皮膚に刺突し、薬剤等に含まれる活性成分が皮膚を通して動物（例えば、ヒト）の体内に移行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６５９３３２号公報
【特許文献２】特表２００７−５１６７８１号公報
【特許文献３】国際公開第２００９／１０７８０６号パンフレット
【特許文献４】国際公開第００／００９１８４号パンフレット
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１１／２７６０２７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の穿刺装置はサイズが大きかった。薬剤等によっては、活性成分を十分に体内に移行させるために、マイクロニードルを皮膚に刺突後、数十分間装着し続けなければならないこともある。そのため、装着性や携帯性の更なる改善のために、穿刺装置のより一層の小型化及び軽量化が望まれていた。【０００５】
そこで、本発明の一側面は、小型化及び軽量化を図ることが可能な穿刺装置及びそ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】
【０００６】
本発明の一形態に係る穿刺装置は、マイクロニードルの皮膚への穿刺により皮膚を通して活性成分を体内に移行するための穿刺装置であって、筒状の筐体と、筐体内にスライド可能に配置されると共にスライド方向に交差する主面を有し、当該主面側に複数のマイクロニードルが配置されている、ピストンと、筐体内に配置されると共にピストンに付勢力を付与する非線形コイルばねとを備える。【０００７】
本発明の一形態に係る穿刺装置は、ピストンに付勢力を付与するために非線形コイルばねを用いている。一般的な円筒形コイルばねと比較して、非線形コイルばねは、圧縮時の高さが極めて小さくなる。そのため、穿刺装置自体の高さを小さくすることができ、穿刺装置の軽量化が図られる。【０００８】
薬剤等の種類によっては、マイクロニードルを皮膚に衝突させた後に穿刺装置を皮膚上に長時間保持させる必要が生ずる。このような場合でも、小型化及び軽量化された本発明の一形態に係る穿刺装置を用いると、使用者は穿刺装置を皮膚につけたまま衣類を着用したり制限なく移動したりできるようになる。しかも、本発明の一形態に係る穿刺装置は小型であるので、使用者がこのように自由に行動した場合であっても、穿刺装置が他の物体（障害物）に衝突して、マイクロニードルが皮膚から抜けたり、マイクロニードルが折れて皮膚内に残ったりする虞が極めて低い。【０００９】
従来の大型の穿刺装置を用いる場合には、取り扱いに手間取ることがあったり、その外観の大きさから使用者に恐怖心が生じたりする虞があった。しかしながら、小型化及び軽量化された本発明の一形態に係る穿刺装置を用いると、簡単に取り扱うことができると共に、使用者に与えうる恐怖心も大きく低減できる。【００１０】
ピストンは、溝が形成されたピストン本体と、溝に係合する係合片が設けられたマイクロニードル部材３０とを有し、マイクロニードル部材は、ピストンの主面を構成する面を含み、当該面に複数のマイクロニードルが突設されていてもよい。粘着剤等でマイクロニードル部材をピストン本体に貼り付けて一体化する場合、粘着剤に含まれる有機化合物が、マイクロニードルの先端に塗布されている薬剤等に影響を与える虞がある。しかしながら、この場合、マイクロニードル部材は、係合片によりピストン本体に機械的に取り付けられて、ピストン本体と一体化されているので、薬剤等に影響を与えることがなく、薬剤等の本来の効果が発揮されうる。【００１１】
本発明の他の形態に係る穿刺装置は、マイクロニードルの皮膚への穿刺により皮膚を通して活性成分を体内に移行するための穿刺装置であって、筒状の筐体と、筐体内にスライド可能に配置されると共にスライド方向に交差する主面を有し、マイクロニードルが設けられたマイクロニードルアレイに主面が衝突することによりマイクロニードルアレイに衝撃力を伝達するピストンと、筐体内に配置されると共にピストンに付勢力を付与する非線形コイルばねとを備える。【００１２】
本発明の他の形態に係る穿刺装置は、ピストンに付勢力を付与するために非線形コイルばねを用いている。一般的な円筒形コイルばねと比較して、非線形コイルばねは、圧縮時の高さが極めて小さくなる。そのため、穿刺装置自体の高さを小さくすることができ、穿刺装置の軽量化が図られる。【００１３】
薬剤等の種類によっては、マイクロニードルを皮膚に衝突させた後に穿刺装置を皮膚上に長時間保持させる必要が生ずる。このような場合でも、小型化及び軽量化された本発明の他の形態に係る穿刺装置を用いると、使用者は穿刺装置を皮膚につけたまま衣類を着用したり制限なく移動したりできるようになる。しかも、本発明の他の形態に係る穿刺装置は小型であるので、使用者がこのように自由に行動した場合であっても、穿刺装置が他の物体（障害物）に衝突して、マイクロニードルが皮膚から抜けたり、マイクロニードルが折れて皮膚内に残ったりする虞が極めて低い。【００１４】
従来の大型の穿刺装置を用いる場合には、取り扱いに手間取ることがあったり、その外観の大きさから使用者に恐怖心が生じたりする虞があった。しかしながら、小型化及び軽量化された本発明の他の形態に係る穿刺装置を用いると、簡単に取り扱うことができると共に、使用者に与えうる恐怖心も大きく低減できる。【００１５】
非線形コイルばねは、ステンレス鋼線、ピアノ線、プラスチック又は銅線で形成されていてもよい。【００１６】
非線形コイルばねは円錐コイルばねであってもよい。この場合、圧縮時の高さがより小さくなるので、穿刺装置の更なる小型化及び軽量化が図られる。【００１７】
円錐コイルばねの自由高さは線径の３倍以上であってもよい。この場合、円錐コイルばねを圧縮したときに、ピストンに十分なエネルギーを与えることができる。【００１８】
円錐コイルばねの自由高さは、１ｍｍ〜１００ｍｍであってもよい。円錐コイルばねの自由高さが１ｍｍ未満であると、穿刺装置が十分な穿刺性能を発揮できない傾向にある。円錐コイルばねの自由高さが１００ｍｍを超えると、使用者が穿刺装置を取り付けたまま行動することが困難となる傾向にある。【００１９】
円錐コイルばねを構成する金属線は、円錐コイルばねの中心線の延在方向から見て重なり合っていなくてもよい。この場合、中心線の延在方向に沿って円錐コイルばねに荷重を加えると、圧縮された円錐コイルばねの高さがその線径とほぼ一致する。そのため、穿刺装置の更なる小型化及び軽量化が図られる。【００２０】
円錐コイルばねの両端部はそれぞれ、円錐コイルばねの中心線に直交する仮想平面に沿うように平坦に削られていてもよい。円錐コイルばねの両端部は、穿刺装置を構成するピストン等の部材に接するため、このようにすると、穿刺装置を構成する部材と円錐コイルばねとの接触面積が大きくなる。そのため、穿刺装置内において、円錐コイルばねを安定して配置できる。さらに、両端部が平坦に削られた円錐コイルばねは、このような平坦化処理が行われていないものと比較して、ピストン等の部材との接触面積が大きくなるので、ピストン等の部材を進行方向に対してほとんど傾けることなく皮膚に衝突させることができる。そのため、皮膚に対してより適切に穿刺が行える。【００２１】
円錐コイルばねの最大直径は１ｍｍ〜１００ｍｍであってもよい。円錐コイルばねの最大直径が１ｍｍ未満であると、穿刺装置が十分な穿刺性能を発揮できない傾向にある。動物の皮膚において平坦と見做せる領域は限られているため、円錐コイルばねの最大直径が１００ｍｍを超えると、穿刺装置を皮膚に安定して取り付けることが困難となる傾向にある。【００２２】
円錐コイルばねの最小直径は、円錐コイルばねの最大直径の１／１０００倍以上で且つ１倍未満であってもよい。【００２３】
円錐コイルばねの線径は０．１ｍｍ〜２ｍｍであってもよい。【００２４】
円錐コイルばねの圧縮時荷重は１１００ｇｆ〜５０００ｇｆであってもよい。【００２５】
上記の穿刺装置を製造する方法において、円錐コイルばねの大径側が下側で且つ小径側が上側の状態で、円錐コイルばねをピストンに取り付けるようにしてもよい。この場合、円錐コイルばねをピストンに取り付ける際、円錐コイルばねが安定して起立するので、穿刺装置を製造しやすくなる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一側面によれば、小型化及び軽量化を図ることが可能な穿刺装置及びその製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本実施形態に係るデバイスを上方から見た斜視図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るデバイスを下方から見た斜視図である。
【図３】図３は、ピストン及びマイクロニードル部材を示す斜視図である。
【図４】図４は、キャップを示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）は、ピストンが付勢された状態における図２のＶ−Ｖ線断面図であり、図５（ｂ）は、ピストンが作動した後の状態における図２のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図６は、マイクロニードル部材を部分的に示す斜視図である。
【図７】図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図８は、マイクロニードルをコーティングする方法の一例を説明するための図である。
【図９】図９は、円錐コイルばねを示す断面図である。
【図１０】図１０は、非線形コイルばねの例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施例１〜２７及び比較例１，２の各実施条件及びそれらの評価結果を示す表である。
【図１２】図１２は、自由高さと速度との関係を示す図である。
【図１３】図１３は、自由高さと圧縮時荷重との関係を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例２８〜３０の各実施条件及びそれらの評価結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
［穿刺装置の構成］
図１〜図１０を参照して、本実施形態に係る穿刺装置１を説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２９】
穿刺装置１は、ヒト等の動物の皮膚を通して薬剤等の活性成分を動物の体内に移行するための装置である。穿刺装置１は、円筒形状を呈する筐体Ｈと、ピストン本体２０及びマイクロニードル部材３０を有するピストンＰと、円錐コイルばね４０と、キャップ５０とを備える。
【００３０】
筐体Ｈは、図１及び図２に示されるように、円筒形状を呈する筒体１０と、筐体Ｈの両端にそれぞれ取り付けられた環状部材１１，１２とを有する。筐体Ｈは、円錐コイルばね４０（詳しくは後述する）の付勢力を維持出来る強度をもっている。筐体Ｈの材質としては、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ほか、シリコン、二酸化ケイ素、セラミック、金属（ステンレス鋼、チタン、ニッケル、モリブデン、クロム、コバルト等）が挙げられる。
【００３１】
穿刺装置１は、持ちやすく、動物（ヒトを含む）の皮膚にマイクロニードル３２を適用しやすい（穿刺しやすい）形状が望ましい。そのため、筒体１０の外形は、例えば、多角形状であったり、丸みを帯びていたりしてもよい。筒体１０の表面に、窪みが設けられていたり、段差が設けられていたりしてもよい。筒体１０の表面に細かな溝を形成したり、滑り難いコーティング層を設けたりすることで、筒体１０の表面が粗面化処理されていてもよい。空気抵抗の低減や軽量化を目的として、筒体１０に貫通孔が形成されていてもよい。
【００３２】
環状部材１１は、筒体１０とは別体であり、筒体１０に取り付け及び筒体１０から取り外しが可能である。環状部材１１は、図２及び図５に示されるように、円筒状を呈する側壁部１１ａと、側壁部１１ａの端部から内方に向けて延びる底壁部１１ｂとを有する。底壁部１１ｂには、円形状を呈する貫通孔１１ｃが形成されている。貫通孔１１ｃの直径は、筒体１０の内径よりも小さい。
【００３３】
図２及び図５に示されるように、底壁部１１ｂの内側面には、円環状の緩衝部材１３が取り付けられている。緩衝部材１３は、弾性材料で構成されている。弾性材料としては、例えば、ゴムやシリコンが挙げられるが、特に、経時劣化し難いシリコンを用いることができる。
【００３４】
環状部材１２は、筒体１０とは別体であり、筒体１０に取り付け及び筒体１０から取り外しが可能である。環状部材１２は、図１に示されるように、円筒状を呈する側壁部１２ａと、側壁部１２ａの端部から内方に向けて延びる天壁部１２ｂとを有する。天壁部１２ｂには、円形状を呈する貫通孔１２ｃが形成されている。貫通孔１２ｃの直径は、筒体１０の内径よりも小さい。
【００３５】
図５に示されるように、筒体１０の内部には、当該内部を仕切るための仕切り壁１０ａが環状部材１２側に設けられている。そのため、筒体１０の内部は、仕切り壁１０ａよりも環状部材１１側の空間Ｖ１と、仕切り壁１０ａよりも環状部材１２側の空間Ｖ２とに分けられる。
【００３６】
仕切り壁１０ａの中央部分には、筐体Ｈ（筒体１０）の延在方向に沿って延びる貫通孔１０ｂが形成されている。貫通孔１０ｂは、円柱状の表面を有し、空間Ｖ１と空間Ｖ２とを連通する。貫通孔１０ｂの内部には、内側に向けて突出する環状の突出部１０ｃが設けられている。突出部１０ｃは、環状部材１１側から環状部材１２側に向かうにつれて縮径している。
【００３７】
ピストンＰは、図２に示されるように、筐体Ｈ（筒体１０）の空間Ｖ１内にスライド可能に配置されている。具体的には、ピストンＰは、筐体Ｈ（筒体１０）の延在方向に沿って、空間Ｖ１内において、環状部材１１側と環状部材１２側との間を移動する。
【００３８】
本実施形態において、ピストンＰは、図３に示されるように、ピストン本体２０と、マイクロニードル部材３０とで構成されている。ピストン本体２０は、ピストン板２１と、３つのピストンロッド２２と、緩衝部材２３とを有する。空気抵抗の低減や軽量化を目的として、ピストン本体２０に貫通孔が形成されていてもよい。ピストン本体２０の材質は、後述する基板３１及びマイクロニードル３２の材質と同じであってもよい。
【００３９】
ピストン板２１は、円板状を呈し、一対の主面を有する。ピストン本体２０が筐体Ｈ（筒体１０）内に配置されている状態において、ピストン板２１の一対の主面は、ピストン本体２０のスライド方向（筐体１０の延在方向）に交差（略直交）する。
【００４０】
ピストン板２１の外周縁には、外方に向けて突出する平板状の３つの突出部２１ａが設けられている。これらの突出部２１ａは、ピストン板２１の外周縁に沿って、互いに略等間隔に配置されている。突出部２１ａの一方の主面はピストン板２１の一方の主面と同一面であり、突出部２１ａの他方の主面は、ピストン板２１の他方の主面側を向いている。
【００４１】
ピストン板２１の側面には、３つの溝部２１ｂが形成されている（図３及び図５参照）。これらの溝部２１ｂは、ピストン板２１の外周縁に沿って、互いに略等間隔に配置されている。
【００４２】
３つのピストンロッド２２は、ピストン板２１の一方の主面の中心付近に立設されている。３つのピストンロッド２２は、ピストン板２１の中心周りに、互いに等間隔となるように離間した状態で、当該一方の主面上に配置されている。
【００４３】
ピストンロッド２２の先端２２ａは、ピストン板２１の外周縁に向かって外方に突出しており、貫通孔１０ｂ内の突出部１０ｃと係合するフックとして機能する。先端２２ａは、先端に向かうにつれて先細りとなっている。
【００４４】
緩衝部材２３は、突出部２１ａの他方の主面に取り付けられている。緩衝部材２３は、緩衝部材１３と同じ材料で構成される。
【００４５】
マイクロニードル部材３０は、図５及び図６に示されるように、円板状の基板３１と、複数のマイクロニードル３２とを有する。基板３１は、マイクロニードル３２を支持するための土台である。基板３１の面積は、０．５ｃｍ２〜３００ｃｍ２でもよいし、１ｃｍ２〜１００ｃｍ２でもよいし、１ｃｍ２〜５０ｃｍ２でもよい。基板３１を複数繋げることで所望の大きさの基板を構成するようにしてもよい。
【００４６】
基板３１の外周縁には、基板３１の一対の主面の対向方向に沿って延びる３つの突出部３１ｂが設けられている（図３及び図５参照）。これらの突出部３１ｂは、基板３１の外周縁に沿って、互いに略等間隔に設置されている。突出部３１ｂの先端部分は、基板３１の中心方向に向かって突出しており、ピストン板２１の側面に形成された溝部２１ｂと係合するフックとして機能する。突出部３１ｂが溝部２１ｂに係合することにより、マイクロニードル部材３０がピストン本体２０の他方の主面に一体的に取り付けられることとなる。
【００４７】
マイクロニードル３２は、図６に示されるように、基板３１の表面上に突設される。本実施形態において、マイクロニードル３２が突設されている基板３１の表面が、ピストンＰの主面を構成する。マイクロニードル３２は、基板３１の表面上において千鳥状（互い違い）に略等間隔に配列されている。
【００４８】
マイクロニードル３２の高さ（長さ）は、２０μｍ〜７００μｍでもよいし、５０μｍ〜７００μｍでもよい。マイクロニードル３２の高さを２０μｍ以上とするのは、薬剤等の体内への移行を確実にするためである。マイクロニードル３２の高さを７００μｍ以下とするのは、マイクロニードル３２が皮膚の角質を穿孔するのみにとどまり、真皮層にマイクロニードル３２が到達しないようにするためである。
【００４９】
マイクロニードル３２は、基板３１と接続される基底部から先端部に向けて細くなるテーパ状の構造物である。すなわち、マイクロニードル３２は、針形状、又は針形状を含む構造物である。マイクロニードル３２は、円錐状や多角錐状などの先端が尖った形状であってもよいし、切頭円錐状や切頭多角錐状などの先端が尖っていない形状であってもよい。図６に示されるように、マイクロニードル３２が円錐状を呈する場合には、基底部における直径が５μｍ〜２５０μｍでもよいし、１０μｍ〜２００μｍでもよい。
【００５０】
マイクロニードル３２の先端が丸みを帯びている場合には、先端部の曲率半径が２μｍ〜１００μｍでもよいし、５μｍ〜３０μｍでもよい。マイクロニードル３２の先端が平坦である場合には、その平坦部の面積が２０μｍ２〜６００μｍ２でもよいし、５０μｍ２〜２５０μｍ２でもよい。
【００５１】
マイクロニードル３２の基板３１上における密度に関しては、典型的には、一つの列について１ｍｍあたり１本〜１０本のマイクロニードル３２が配列されている。一般に、隣接する横列は、横列内のマイクロニードル３２の空間に対して実質的に等しい距離だけ互いに離間している。そのため、マイクロニードル３２の密度は、１ｃｍ２あたり１００本〜１００００本であるが、１ｃｍ２あたり２００本〜５０００本であってもよいし、１ｃｍ２あたり３００本〜２０００本であってもよいし、１ｃｍ２あたり４００本〜８５０本であってもよい。
【００５２】
基板３１とマイクロニードル３２との材質は、同じであっても異なっていてもよい。全てのマイクロニードル３２が同じ材質であってもよいし、異なる材質のマイクロニードル３２が混在していてもよい。基板３１及びマイクロニードル３２の材質としては、例えば、シリコン、二酸化ケイ素、セラミック、金属（ステンレス鋼、チタン、ニッケル、モリブデン、クロム、コバルト等）及び、合成又は天然の樹脂材料が挙げられる。樹脂材料としては、基板３１及びマイクロニードル３２の抗原性及び材質の単価を考慮すると、ポリ乳酸、ポリグリコリド、ポリ乳酸−ｃｏ−ポリグリコリド、プルラン、カプロラクトン、ポリウレタン、ポリ無水物等の生分解性ポリマーや、非分解性ポリマーであるポリカーボネート、ポリメタクリル酸、エチレンビニルアセテート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリオキシメチレン等が挙げられる。また、多糖類であるヒアルロン酸、ヒアルロン酸ナトリウム、プルラン、デキストラン、デキストリン又はコンドロイチン硫酸、セルロース誘導体等でもよい。また、他の実施形態においては、基板３１及び／又はマイクロニードル３２の材質として、上記の生物分解性樹脂に活性成分を配合した物を用いてもよい。
【００５３】
マイクロニードル３２の材質は、皮膚上で折れたことを考えると、ポリ乳酸などの生分解性樹脂であってもよい。なお、ポリ乳酸には、ポリＬ−乳酸やポリＤ−乳酸のポリ乳酸ホモポリマ、ポリＬ／Ｄ−乳酸共重合体、およびこれらの混合体等が存在するが、これらのいずれを用いてもよい。ポリ乳酸の平均分子量が大きいほどその強度は強くなり、分子量が４０，０００〜１００，０００のものを使用することができる。
【００５４】
基板３１及びマイクロニードル３２の製法としては、シリコン基板を用いたウエットエッチング加工又はドライエッチング加工、金属又は樹脂を用いた精密機械加工（放電加工、レーザー加工、ダイシング加工、ホットエンボス加工、射出成型加工等）、機械切削加工等が挙げられる。これらの加工法により、基板３１及びマイクロニードル３２が一体的に形成される。マイクロニードル３２を中空上に加工する方法としては、マイクロニードル３２を作製後にレーザー加工等で二次加工する方法が挙げられる。
【００５５】
図７に示されるように、基板３１及び／又はマイクロニードル３２上には、活性成分によるコーティングＣが施されていてもよい。本実施形態において、コーティングＣは、活性成分と相溶性を有する高分子担体を含むコーティング液が基板３１及び／又はマイクロニードル３２の一部又は全面に固着化されたものである。高分子担体としては、例えば後述するカルボキシビニルポリマーやポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、セルロース誘導体などが挙げられる。「固着化された」とは、コーティング液が対象物にほぼ一様に付着している状態を保つことをいう。コーティング直後には、風乾、真空乾燥、凍結乾燥またはそれらの組み合わせの既知の乾燥方法で、コーティング液が乾燥状態で固着しているが、経皮投与後は、取り巻く雰囲気と平衡にある水分含量や有機溶媒などを保持することもあるため、乾燥状態で固着しているとは限らない。
【００５６】
マイクロニードル３２をコーティングする方法の一例を、図８を用いて説明する。まず、図８（ａ）に示されるように、コーティング液１００をマスク版１０１上でヘラ１０２により矢印Ａ方向に掃引し、マスク版１０１の開口部１０３にコーティング液１００を充填する。続いて、図８（ｂ）に示されるように、マスク版１０１の開口部１０３にマイクロニードル３２を挿入する。その後、図８（ｃ）に示されるように、マスク版１０１の開口部１０３からマイクロニードル３２を引き出す。これにより、マイクロニードル３２の表面にコーティングＣが施される。コーティングＣは、乾燥によりマイクロニードル３２に固着する。
【００５７】
マイクロニードル３２のコーティングＣの範囲Ｒは、ギャップＧ（図８（ｂ）参照）またはマスク版１０１の厚みで調節される。ギャップＧは、マイクロニードル３２の基底部からマスク版１０１の下面までの距離（基板厚みは関与しない）で定義され、マスク版１０１のテンションとマイクロニードル３２の高さとに応じて設定される。ギャップＧの距離の範囲は、０μｍ〜５００μｍでもよい。ギャップＧの距離が０μｍの場合にはマイクロニードル３２全体がコーティングされる。コーティングＣの範囲Ｒは、マイクロニードル３２の高さによって変動するが、０μｍより大きく５００μｍ以下とすることができ、通常は１０μｍ〜５００μｍであり、３０μｍ〜３００μｍ程度でもよい。
【００５８】
基板３１及び／又はマイクロニードル３２のコーティングＣの厚さは５０μｍ未満でもよいし、２５μｍ未満でもよいし、１μｍ〜１０μｍでもよい。一般に、コーティングＣの厚さは、乾燥後にマイクロニードル３２の表面にわたって測定される平均の厚さである。コーティングＣの厚さは、一般に、コーティング担体の複数の被膜を適用することにより、すなわち、コーティング担体固着後にコーティング工程をくり返すことにより、増大させることができる。
【００５９】
基板３１及び／又はマイクロニードル３２にコーティングを行う際に、コーティング剤の溶媒揮発による薬剤の濃度変化および物性の変化を最小限にするために、装置の設置環境の温湿度が一定に制御されてもよい。溶媒の蒸散を防ぐために、温度を下げるか湿度を上げるかのどちらか、またはその両方を制御してもよい。温度を制御しない場合の室温での湿度は、相対湿度で５０％ＲＨ〜１００％ＲＨでもよいし、７０％ＲＨ〜１００％ＲＨでもよいし、９０％ＲＨ〜１００％ＲＨでもよい。５０％ＲＨ以下であると溶媒の著しい蒸発が起こり、コーティング溶液の物性の変化が起こる。加湿方式には気化式、蒸気式、水噴霧式などがあるが、目的の湿度状態が確保できるならば加湿方式は特に限定されない。溶媒の揮発性を極力抑えるために、湿潤性や保湿性の高い水溶性ポリマーをコーティング溶液に混合してもよい。
【００６０】
コーティング剤は、活性成分と精製水および／またはコーティング担体とを含む。コーティング担体としては、ポリエチレンオキサイド、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルメロースナトリウム、デキストラン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、プルラン、コンドロイチン硫酸、ヒアルロン酸、ヒアルロン酸ナトリウム、デキストリン、アラビアゴム、エタノール、イソプロパノール、メタノール、プロパノール、ブタノール、プロピレングリコール、ジメチルスルホキシド、グリセリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ポリエチレングリコール、安息香酸ベンジル、ゴマ油、ダイズ油、乳酸、ベンジルアルコール、ポリソルベート８０、アルファチオグリセリン、エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、チオグリコール酸、フェノキシエタノール等がある。
【００６１】
コーティング担体としては、活性成分と相溶性（均一に交わる性質）のある水溶性高分子の担体を用いてもよい。具体的には、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、カルボキシビニルポリマー、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、プルロニック、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ブチレングリコール、ポリビニルアセトアミド、ヒドロキシプロピルセルロース、プルラン等が挙げられる。この中でも特に、カルボキシビニルポリマー、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルセルロース、プルラン、プロピレングリコール、グリセリン、ブチレングリコールが挙げられる。
【００６２】
コーティング剤中のコーティング担体の含量は、０．１重量％〜７０重量％でもよいし、０．１重量％〜６０重量％でもよいし、１重量％〜４０重量％でもよい。このコーティング担体は、液だれすることのないようにある程度の粘性が必要な場合があり、粘度として１００ｃｐｓ〜１０００００ｃｐｓ程度必要である。粘度は、５００ｃｐｓ〜６００００ｃｐｓでもよい。粘度がこの範囲にあることにより、マイクロニードル３２の材質に依存することなく、所望量のコーティング溶液を一度に塗布することが可能となる。また、一般的に、粘度が高くなればなるほどコーティング溶液の量が増える傾向にある。
【００６３】
基板３１及び／又はマイクロニードル３２をコーティングするのに使用される液体組成物は、生体適合性の担体、送達されるべき有益な活性成分、および場合によってはいずれかのコーティング補助物質を揮発性液体と混合することにより調製される。揮発性液体は、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、エタノール、イソプロピルアルコールおよびそれらの混合物とすることができる。これらの中で、特に水を用いてもよい。液体のコーティング溶液もしくは懸濁液は、典型的には、０．１重量％〜６５重量％の有益な生理活性成分濃度を有することができ、１重量％〜４０重量％でもよいし、１０重量％〜３０重量％でもよい。コーティングは、固着化された状態になりうる。界面活性剤は、双性イオン性、両性イオン性、カチオン性、アニオン性、または非イオン性でありうる。例えば、ツイーン２０およびツイーン８０、他のソルビタン誘導体、例えばラウリン酸ソルビタン、およびアルコキシル化されたアルコール類、例えばラウレス−４でありうる。例えば、より多くの活性成分をコーティング担体に溶解させるために界面活性剤を加えることも有効である。
【００６４】
他の既知の製剤補助物質は、それらがコーティングの必要な溶解性および粘度の特徴、並びに乾燥されたコーティングの性状及び物性に有害な影響を及ぼさない限り、コーティングに添加されてもよい。
【００６５】
本実施形態に用いられる活性成分は、特に限定することなく、例えば医薬分野や化粧分野において用いられる全ての成分が含まれうる。医薬分野において用いられる活性成分としては、例えば、予防薬（抗原）、抗生物質、抗ウイルス剤のような抗感染薬、鎮痛薬、鎮痛複合薬、麻酔薬、食欲減退薬、抗関節炎薬、抗喘息薬、抗痙攣薬、抗うつ薬、抗糖尿病薬、下痢止め、抗ヒスタミン薬、抗炎症薬、抗偏頭痛薬、乗り物酔い防止剤、抗嘔吐薬、抗腫瘍薬、抗パーキンソン病薬、かゆみ止め、抗精神病薬、解熱薬、胃腸及び尿路を含む鎮痙薬、抗コリン作動薬、交感神経作用薬、キサンチン誘導体類、カルシウムチャンネル遮断薬を含めた心血管製剤、ベータ遮断薬、ベータ−アゴニスト、抗不整脈薬、抗高血圧薬、ＡＣＥ阻害剤、利尿薬、全身、冠状、末梢及び脳血管を含む血管拡張薬、中枢神経系刺激薬、咳止め薬及び風邪薬、うっ血除去薬、診断薬、ホルモン類、催眠薬、免疫抑制薬、筋弛緩薬、副交感神経遮断薬、副交感神経作用薬、プロスタグランジン、タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、精神刺激薬、鎮静薬、トランキライザー等が挙げられる。
【００６６】
本実施形態に用いられる活性成分としての上記抗原は、特に限定されず、ポリヌクレオチド（ＤＮＡワクチン、ＲＮＡワクチン）、ペプチド抗原、タンパク質ベースのワクチンなどが考えられる。具体的に述べると、タンパク質、多糖、オリゴ糖、リポタンパク質、弱毒化もしくは殺された、サイトメガロウイルス、Ｂ型肝炎ウイルス、Ｃ型肝炎ウイルス、ヒトパピローマウイルス、風疹ウイルス及び水痘帯状疱疹のようなウイルス、弱毒化もしくは殺された、百日咳菌、破傷風菌、ジフテリア菌、グループＡ連鎖球菌属、レジオネラ・ニューモフィラ菌、髄膜炎菌、緑膿菌、肺炎連鎖球菌、梅毒トレポネーマおよびコレラ菌のような細菌、並びにそれらの混合物の形態の抗原を包含する。抗原には、抗原性作用物質を含有する多数の商業的に入手可能なワクチンも含まれ、インフルエンザワクチン、ライム病ワクチン、狂犬病ワクチン、麻疹ワクチン、流行性耳下腺炎ワクチン、水痘ワクチン、天然痘ワクチン、肝炎ワクチン、百日咳ワクチン及びジフテリアワクチン、さらには、癌、動脈硬化、神経疾患、アルツハイマー等のワクチン療法で使用される抗原も包含する。また、抗原は、抗原性（感作性）を有するアレルゲン物質であってもよく、多種多様な金属、化学物質がそれにあたる。例えば、アトピー性皮膚炎の抗原を明らかにするアレルギー検査および治療の場合は、ホコリ、不活性化ダニ等のハウスダスト、各種の花粉などが使用されてもよい。また、Ｔ細胞性介在性の自己免疫疾患または病状に関連する炎症性Ｔ細胞により認識される抗原も含まれる。
【００６７】
本実施形態に用いられる活性成分は、局所的な皮膚の病気の治療のために、例えば抽出物またはチンキ剤などのような植物の調合液も含むことができる。抽出物またはチンキ剤の例として、オークの樹皮の抽出液、クルミの抽出液、アルニカのチンキ剤、マンサクの抽出物、ヘラオオバコの抽出物、パンジーの抽出物、タイムもしくはセージの抽出物；セントジョーンズワートのチンキ剤、オオハンゴンソウの抽出物、カモミールフラワーの抽出物、もしくはキンセンカのチンキ剤；ひどく疲れた及び傷つけられた皮膚の手入れのための、例えば樺の木の葉の抽出物、イラクサの抽出物、コールズフットの抽出物、ヒレハリソウのチンキ剤、つくしの抽出物、もしくはアロエの抽出物や、トチノキ及びナギイカダの抽出物、アルニカ、キンセンカ、及びトウガラシの抽出物などが挙げられる。
【００６８】
その他、医薬分野以外に用いられる活性成分としては、酸化防止剤、フリーラジカル捕捉剤、保湿剤、脱色素剤、脂肪調節剤、紫外線反射剤、湿潤剤、抗菌剤、アレルギー防止薬、抗ニキビ薬、老化防止薬、しわ防止薬、殺菌剤、脱毛防止剤、育毛助成剤、育毛抑制剤、ふけ防止剤、角質溶解薬、清涼飲料水、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、体臭防止剤、制汗剤、皮膚軟化剤、皮膚の保湿液、柔軟剤、ヘアコンディショナー、毛髪軟化剤、毛髪保湿剤、日焼け剤、美白剤、抗真菌剤、脱毛剤、外用鎮痛薬、反対刺激剤、痔疾薬、殺虫剤、ツタウルシ治療薬、有毒ウルシ治療薬、ヤケド治療薬、抗おむつかぶれ薬、あせも薬、化粧水、ビタミン、アミノ酸、アミノ酸誘導体、ハーブエキス、レチノイド、フラボノイド、感覚マーカー、スキンコンディショナー、ヘアライトナー、キレート剤、細胞ターンオーバーエンハンサー、着色剤、日焼け防止剤、滋養薬、水分吸収剤、皮脂吸収剤、及びこれらの混合物からなる群より選択される。
【００６９】
本実施形態に用いられる活性成分として、アミノ酸は、その塩、エステル、またはアシル誘導体のみならず、様々なタンパク質の加水分解から得られるアミノ酸を含む。そのようなアミノ酸薬品の例としては、例えばアルキルアミドアルキルアミン、グルタミン酸ステアリルアセチル、カプリロイルシルクアミノ酸、カプリロイルコラーゲンアミノ酸などの両性アミノ酸；カプリロイルケラチンアミノ酸；カプリロイルエンドウマメアミノ酸；ココジモニウムヒドロキシプロピルアミノ酸シルク；コーングルテンアミノ酸；システイン；グルタミン酸；グリシン；髪ケラチンアミノ酸；例えばアスパラギン酸、スレオニン、セリン、グルタミン酸、プロリン、グリシン、アラニン、ハーフシスチン、バリン、メチオニン、イソロイシン、ロイシン、チロシン、フェニルアラニン、システイン酸、リシン、ヒスチジン、アルギニン、システイン、トリプトファン、シトルリンなどの髪アミノ酸；リシン；シルクアミノ酸；小麦アミノ酸；及びそれらの混合物が挙げられる。
【００７０】
本実施形態に用いられうる活性成分として、ペプチド、ポリペプチド、及びタンパク質は、例えば炭素原子数が少なくとも約１０である長い鎖、及び例えば少なくとも１０００である高い分子量を持つポリマーを含み、それらはアミノ酸の自己縮合によって形成される。そのようなタンパク質の例としては、コラーゲン；デオキシリボヌクレアーゼ；ヨウ素化コーンタンパク質；ケラチン；乳タンパク質；プロテアーゼ；血清タンパク質；シルク；甘扁桃タンパク質；小麦麦芽タンパク質；小麦タンパク質；小麦タンパク質、ケラチンタンパク質のアルファ及びベータへリックス；例えば中間フィラメントタンパク、高硫黄含量のタンパク質、極めて高い硫黄含量のタンパク質、中間フィラメント関連タンパク質、高チロシンタンパク質、高グリシン・チロシンタンパク質、トリコヒアリン、及びそれらの混合物などの髪タンパク質が挙げられる。
【００７１】
本実施形態に用いられうる抗シワ成分の例としては、ヒアルロン酸、ヒアルロン酸ナトリウム、レチノール（ビタミンＡ）、シリビンペプチド類（ＨＴＣコラーゲン、パルミトイルペンタ、ペプチド３、アルジルリン）、アミノ酸類、ヒドロキシプロリン、レチノイン酸トコフェリル、ウルソール酸、ビタミンＣ誘導体、コエンザイムＱ１０、アスタキサンチン、フラーレン、ポリフェノール類、αリポ酸、ダイズエキス、プルラン、活性型イソフラボン、糖類、多糖類、グリセリン、グリセリン誘導体などが挙げられる。しかし、抗シワ成分はこれらに限定される、混合も考えられる。
【００７２】
ヒアルロン酸ナトリウムは、コーティング担体および抗シワ成分として有望である。特に、分子量が５〜１１万程度の低分子量ヒアルロン酸ナトリウムは、高分子量ヒアルロン酸ナトリウムよりもマイクロニードル部材３０への付着性が高い。
【００７３】
本実施形態に用いられる好適なビタミンの例としては、ビタミンＢ複合体；チアミン、ニコチン酸、ビオチン、パントテン酸、コリン、リボフラビン、ビタミンＢ６、ビタミンＢ１２、ピリドキシン、イノシトール、カルニチンを含む、例えばビタミンＡパルミテートなどのビタミンＡ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｋ及びそれらの誘導体；並びに例えばパンテノール（プロビタミンＢ５）及びパンテノールトリアセテートなどのプロビタミン；並びにこれらの混合物が挙げられる。
【００７４】
本実施形態に用いられうる好適な抗菌物質の例としては、バシトラシン、エリスロマイシン、ネオマイシン、テトラサイクリン、クロルテトラサイクリン、塩化ベンゼトニウム、フェノール、及びこれらの混合物が挙げられる。
【００７５】
本実施形態に用いられうる好適な皮膚軟化剤及び肌の保湿剤の例としては、鉱油、ラノリン、植物油、イソステアリル酸イソステアリル、ラウリン酸グリセリル、メチルグルセス−１０、メチルグルセス−２０、キトサン、及びこれらの混合物が挙げられる。
【００７６】
本実施形態に用いられうる好適なヘアコンディショナーの例としては、セチルアルコール、ステアリルアルコール、水添ポリデセン、及びこれらの混合物のような脂溶性化合物のみならず、ベヘンアミドプロピルＰＧ−ジモニウムクロリド、塩化トリセチルアンモニウム、水添タロウアミドエチルヒドロキシエチルモニウムメトサルフェート、及びこれらの混合物などの４級化合物が挙げられる。
【００７７】
本実施形態に用いられうる好適な日焼け防止剤の例としては、ブチルメトキシジベンゾイルメタン、メトキシケイ皮酸オクチル、オキシベンゾン、オクトクリレン、サリチル酸オクチル、フェニルベンズイミダゾールスルホン酸、アミノ安息香酸エチルヒドロキシプロピル、アントラニル酸メンチル、アミノ安息香酸、シノキサート、メトキシケイ皮酸ジエタノールアミン、アミノ安息香酸グリセリン、二酸化チタン、酸化亜鉛、オキシベンゾン、パディメートＯ、赤色ワセリン、及びその混合物が挙げられる。本実施形態に用いられうる好適な日焼け剤はジヒドロキシアセトンである。
【００７８】
本実施形態に用いられうる好適な皮膚美白剤の例としては、ハイドロキノン及びその誘導体、カテコール及びその誘導体、アスコルビン酸及びその誘導体、エラグ酸及びその誘導体、コウジ酸及びその誘導体、トラネキサム酸及びその誘導体、レゾルシノール誘導体、胎盤抽出物、アルブチン、油溶性甘草エキス、並びにこれらの混合物が挙げられる。
【００７９】
本実施形態に用いられうる抗炎症鎮痛薬の例としては、アセトアミノフェン、サリチル酸メチル、サリチル酸モノグリコール、アスピリン、メフェナム酸、フルフェナム酸、インドメタシン、ジクロフェナク、アルクロフェナク、ジクロフェナクナトリウム、イブプロフェン、ケトプロフェン、ナプロキセン、プラノプロフェン、フェノプロフェン、スリンダク、フェンクロフェナク、クリダナク、フルルビプロフェン、フェンチアザク、ブフェキサマク、ピロキシカム、フェニルブタゾン、オキシフェンブタゾン、クロフェゾン、ペンタゾシン、メピリゾール、塩酸チアラミドなどが挙げられる。本実施形態に用いられうるステロイド性抗炎症鎮痛薬の例としては、ヒドロコルチゾン、プレドニゾロン、デキサメタゾン、トリアムシノロンアセトニド、フルオシノロンアセトニド、酢酸ヒドロコルチゾン、酢酸プレドニゾロン、メチルプレドニゾロン、酢酸デキサメタゾン、ベタメタゾン、吉草酸ベタメタゾン、フルメタゾン、フルオロメトロン、ジプロピオン酸ベクロメタゾンなどが挙げられる。
【００８０】
本実施形態に用いられうる抗ヒスタミン薬の例としては、塩酸ジフェンヒドラミン、サリチル酸ジフェンヒドラミン、ジフェンヒドラミン、塩酸クロルフェニラミン、マレイン酸クロルフェニラミン、塩酸イソチペンジル、塩酸トリペレナミン、塩酸プロメサジン、塩酸メトジラジンなどが挙げられる。本実施形態に用いられうる局所麻酔薬の例としては、塩酸ジブカイン、ジブカイン、塩酸リドカイン、リドカイン、ベンゾカイン、ｐ−ブチルアミノ安息香酸２−（ジエチルアミノ）エチルエステル塩酸塩、塩酸プロカイン、テトラカイン、塩酸テトラカイン、塩酸クロロプロカイン、塩酸オキシプロカイン、メピバカイン、塩酸コカイン、塩酸ピペロカイン、ジクロニン、塩酸ジクロニンなどが挙げられる。
【００８１】
本実施形態に用いられうる殺菌薬及び消毒剤の例としては、チメロザール、フェノール、チモール、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、クロロヘキシジン、ポピドンヨード、塩化セチルピリジニウム、オイゲノール、臭化トリメチルアンモニウムなどが挙げられる。本実施形態に用いられうる血管収縮薬の例としては、硝酸ナファゾリン、塩酸テトラヒドロゾリン、塩酸オキシメタゾリン、塩酸フェニルエフリン、塩酸トラマゾリンなどが挙げられる。本実施形態に用いられうる止血薬の例としては、トロンビン、フィトナジオン、硫酸プロタミン、アミノカプロン酸、トラネキサム酸、カルバゾクロム、カルバゾクロムスルホン酸ナトリウム、ルチン、ヘスペリジンなどが挙げられる。
【００８２】
本実施形態に用いられうる化学療法薬の例としては、スルファミン、スルファチアゾール、スルファジアジン、ホモスルファミン、スルフィソキサザール、スルフィソミジン、スルファメチゾール、ニトロフラゾンなどが挙げられる。本実施形態に用いられうる抗生物質の例としては、ペニシリン、メチシリン、オキサシリン、セファロチン、セファロジン、エリスロマイシン、リンコマイシン、テトラサイクリン、クロロテトラサイクリン、オキシテトラサイクリン、メタサイクリン、クロラムフェニコール、カナマイシン、ストレプトマイシン、ゲンタマイシン、バシトラシン、シクロセリンなどが挙げられる。
【００８３】
本実施形態に用いられうる抗ウイルス薬の例としては、プロテアーゼ阻害剤、チマジンキナーゼ阻害剤、糖または糖タンパク合成阻害剤、構成タンパク質合成阻害剤、付着及び吸着阻害剤、並びに例えばアシクロビル、ペンシクロビル、バラシクロビル、及びガンシクロビルなどのヌクレオシド類似体が挙げられる。
【００８４】
本実施形態に用いられうる発毛又は育毛薬の例としては、ミノキシジル、塩化カルプロニウム、ペンタデカン酸グリセリド、酢酸トコフェロール、ピロクトンオラミン、グリチルリチン酸、イソプロピルメチルフェノール、ヒノキチオール、センブリ抽出液、セラミド及び前駆体、ニコチン酸アミド及びトウガラシチンキが挙げられる。
【００８５】
本実施形態に用いられうる美容活性成分の例としては、Ｄ−アルファ−トコフェロール、ＤＬ−アルファ−トコフェロール、Ｄ−アルファ−酢酸トコフェリル、ＤＬ−アルファ−酢酸トコフェリル、パルミチン酸アスコルビル、ビタミンＦ及びビタミンＦグリセリド、ビタミンＤ、ビタミンＤ２、ビタミンＤ３、レチノール、レチノールエステル、パルミチン酸レチニル、プロピオン酸レチニル、ベータ−カロチン、コエンザイムＱ１０、Ｄ−パンテノール、ファルネソール、酢酸ファルネシル；必須脂肪酸中に多く含まれているホホバ油及びクロフサフグリ油；５−ｎ−オクタノイルサリチル酸及びそのエステル、サリチル酸及びそのエステル；例えばクエン酸、乳酸、グリコール酸などのアルファ−ヒドロキシ酸のアルキルエステル；アシアチン酸、マデカシン酸、アシアチコシド、ツボクサの総抽出物、ベータ−グリシレチン酸、アルファ−ビサボロール、例えば２−オレオイルアミノ−１，３−オクタデカンなどのセラミド；フィタントリオール、ポリ不飽和必須脂肪酸中に多く含まれている海洋起源のリン脂質、エトキシキン；ローズマリーの抽出物、バルムの抽出物、ケルセチン、乾燥微細藻類の抽出物、例えばステロイド系抗炎症薬などの抗炎症薬、並びに例えばホルモンまたは脂肪及び／もしくはタンパク質の合成による化合物のような生化学的刺激剤が挙げられる。
【００８６】
本実施形態で用いられるビタミンＣは、コラーゲン（結合組織）合成、脂質（脂肪）及び炭水化物の代謝、並びに神経伝達物質の合成を促進する。ビタミンＣはまた、免疫系の最適な維持に必須である。ビタミンＣは、広範囲のガン細胞、特にメラノーマに対して有毒である。メラニン及び他の色素へ変化するチロシンの好気性の活動を触媒するチロシン酸化酵素も、ビタミンＣの存在により活動を妨げられる。ビタミンＣは、多くのウイルス及び細菌の感染に対する免疫反応を触媒することにおいて効果的であることが見出されている。上述した多くの適用に加えて、ビタミンＣはコラーゲン合成及び外傷治療に必須である。本実施形態では、ビタミンＣ、ビタミンＥ、並びに例えば保湿剤、コラーゲン合成促進剤、及びスクラブ洗顔料のような他の成分の組み合わせを含みうる。
【００８７】
本実施形態における皮膚コンディショナー成分は、鉱物油、ワセリン、植物油（例えば大豆油またはマレイン化大豆油など）、ジメチコン、ジメチコンコポリオール、カチオン性モノマー及びポリマー（例えばグアールヒドロキシプロピルトリモニウムクロリド及びジステアリルジメチルアンモニウムクロリドなど）、並びにその混合物を含む。実例となる保湿剤は、例えばソルビトール、グリセリン、プロピレングリコール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、ヘキシレングリコール、イソプレングリコール、キシリトール、フラクトース、及びその混合物などのポリオールである。
【００８８】
なお、これらの活性成分は単独で用いても２種類以上併用してもよく、薬学的に許容できる塩であれば、無機塩あるいは有機塩のいずれの形態の活性成分も当然含まれる。また、活性成分はコーティング担体中に包含させるのが基本であるが、コーティング担体中には活性成分を包含させずに、後から、基板３１に形成された貫通孔を介して供給することもできる。また、活性成分を皮膚に直接塗布し、その後皮膚の同じ部分にマイクロニードル部材３０を当てることもできる。この場合には、皮膚を引き伸ばす効果と皮膚上におけるＯＤＴ（密封包袋療法）効果とにより、活性成分の皮膚への浸透を促進させることが可能となる。
【００８９】
円錐コイルばね４０は、中央にピストンロッド２２が挿通された状態で、ピストン板２１の一方の主面と仕切り壁１０ａとの間に配置されている。円錐コイルばね４０は、図５及び図９（ａ）に示されるように、断面円形状を呈する金属線を螺旋状に巻回して、側方から見て円錐状となるように形成したものである。本実施形態において、円錐コイルばね４０は、当該円錐コイルばね４０の中心線方向から見て重なり合っていない。金属線としては、例えば、ステンレス鋼線、ピアノ線（鉄線）、銅線が挙げられる。この中でも特に、ステンレス鋼線は極めて錆び難い。
【００９０】
本実施形態において、円錐コイルばね４０の小径側が仕切り壁１０ａに当接し、円錐コイルばね４０の大径側がピストン板２１側に当接している。円錐コイルばね４０の最小直径は貫通孔１０ｂの直径よりも大きい。そのため、円錐コイルばね４０は、貫通孔１０ｂを通って空間Ｖ２側に移動することがない。円錐コイルばね４０の最大直径はピストン板２１の直径よりも小さい。そのため、円錐コイルばね４０はピストン板２１を確実に付勢できる。
【００９１】
円錐コイルばね４０の付勢力により作動するピストンＰのエネルギに関するパラメータとして、横弾性係数、線径（図９（ａ）におけるｄ）、最大直径（図９（ａ）におけるＤ１）、最小直径（図９（ａ）におけるＤ２）、総巻き数、円錐コイルばね４０の重量、ピストンＰ（ピストン本体２０及びマイクロニードル部材３０）の重量、自由高さ（図９（ａ）におけるｈ）、密着高さ、ピッチ角並びにピッチが挙げられる。
【００９２】
横弾性係数は、円錐コイルばね４０の材質によって定まる。ステンレス鋼線であれば横弾性係数は６８５００Ｎ／ｍｍ２、ピアノ線（鉄線）であれば横弾性係数は７８５００Ｎ／ｍｍ２、銅線であれば３．９×１０４Ｎ／ｍｍ２〜４．４×１０４Ｎ／ｍｍ２である。円錐コイルばねの線径ｄは、０．０１ｍｍ〜２ｍｍでもよいし、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍでもよいし、０．３ｍｍ〜１．３ｍｍでもよい。円錐コイルばね４０を構成する金属線の一端から他端にかけて、線径ｄが一定でもよいし、テーパコイルばねのように線径ｄが変化していてもよい。
【００９３】
最大直径Ｄ１は、線径ｄの４倍以上であればよい。最大直径Ｄ１は、１ｍｍ〜１００ｍｍでもよいし、１ｍｍ〜５０ｍｍでもよいし、５ｍｍ〜３０ｍｍでもよい。最大直径Ｄ１が１ｍｍ未満であると、穿刺装置１が十分な穿刺性能を発揮できない傾向にある。動物の皮膚において平坦と見做せる領域は限られているため、最大直径Ｄ１が１００ｍｍを超えると、穿刺装置１を皮膚に安定して取り付けることが困難となる傾向にある。
【００９４】
最小直径Ｄ２は、最大直径Ｄ１の１／１０００倍以上で且つ１倍未満でもよいし、１／１００倍〜２／３倍でもよいし、１／１０倍〜１／２倍でもよい。最小直径Ｄ２は、例えば、１ｍｍ〜１００ｍｍでもよいし、１ｍｍ〜５０ｍｍでもよいし、１ｍｍ〜２０ｍｍでもよいし、１ｍｍ〜１０ｍｍでもよい。特に、最小直径Ｄ２は、最大直径Ｄ１の０．３３倍〜０．３８倍でもよいし、０．３４倍〜０．３７倍でもよい。
【００９５】
総巻き数は、１〜１００でもよいし、１〜１０でもよいし、２〜５でもよい。円錐コイルばね４０の重量は、０．０１ｇ〜１０ｇでもよいし、０．１ｇ〜５ｇでもよいし、０．１ｇ〜３ｇでもよい。ピストンＰ（ピストン本体２０及びマイクロニードル部材３０）の重量は、０．１ｇ〜２０．０ｇでもよいし、０．２ｇ〜１０．０ｇでもよいし、０．３ｇ〜０．６ｇでもよい。
【００９６】
自由高さは、線径の３倍以上であるとよい。例えば、自由高さは、１ｍｍ〜１００ｍｍでもよいし、２ｍｍ〜２０ｍｍでもよいし、２ｍｍ〜１０ｍｍでもよい。自由高さが１ｍｍ未満であると、穿刺装置１が十分な穿刺性能を発揮できない傾向にある。自由高さが１００ｍｍを超えると、使用者が穿刺装置１を取り付けたまま行動することが困難となる傾向にある。
【００９７】
熱処理が行われた円錐コイルばね４０を穿刺装置１に用いてもよい。この場合、円錐コイルばね４０の保存性を高めることができる。つまり、熱処理により、円錐コイルばね４０の圧縮時のへたり（機械的性質の劣化）を抑制することが可能となる。熱処理の時間は、例えば、１分以上であってもよいし、１０分以上であってもよいし、２０分以上であってもよい。
【００９８】
円錐コイルばね４０の圧縮時荷重は、１１００ｇｆ〜５０００ｇｆであってもよい。
【００９９】
キャップ５０は、図４に示されるように、円板状を呈する。キャップ５０の直径は、筐体１１の内径と略同一か若干小さい。そのため、キャップ５０は、筐体Ｈ（筒体１０）の空間Ｖ２内に収容され、筒体１０に取り付けられた環状部材１２によって空間Ｖ２から出ることが防止されている。キャップ５０の材質は、筐体Ｈの材質と同じであってもよい。空気抵抗の低減や軽量化を目的として、キャップ５０に貫通孔が形成されていてもよい。
【０１００】
キャップ５０の一方の主面の中央部分には、円柱状を呈する突出部５１が設けられている。突出部５１の直径は、貫通孔１０ｂの直径と略同一化若干小さい。そのため、突出部５１は、貫通孔１０ｂに沿って案内される。突出部５１には、キャップ５０側に向かうにつれて縮径するすり鉢状の凹部５２が形成されている。
【０１０１】
［穿刺装置の製造方法］
続いて、穿刺装置１の製造方法について説明する。まず、上記した穿刺装置１の各部品（筒体１０、環状部材１１，１２、ピストン本体２０、マイクロニードル部材３０、円錐コイルばね４０及びキャップ５０）を用意する。なお、用意したマイクロニードル部材３０のマイクロニードル３２には、予めコーティングＣが施されている。
【０１０２】
次に、ピストンＰに円錐コイルばね４０を取り付ける。具体的には、ピストンＰのマイクロニードル部材３０が下側で且つピストン本体２０が上側となるように、ピストンＰを静置する。そして、円錐コイルばね４０の大径側が下側で且つ小径側が上側の状態で、ピストンロッド２２に挿通させつつ、円錐コイルばね４０をピストン本体２０の一方の主面上に載置する。これにより、円錐コイルばね４０をピストンＰに取り付ける際、円錐コイルばね４０が安定して起立するので、穿刺装置１を製造しやすくなる。
【０１０３】
続いて、ピストンＰに円錐コイルばね４０が取り付けられた状態で、空間Ｖ１側からピストンＰを筒体１０内に押し込む。この際、円錐コイルばね４０が縮まり円錐コイルばね４０に付勢力が発生するので、発生した付勢力を超える荷重をピストンＰに付与しつつ、ピストンＰを押す。ピストンロッド２２の先端２２ａは、筒体１０の突出部１０ｃによって貫通孔１０ｂの中心側（ピストン板２１の中心側）に向けて撓みつつ貫通孔１０ｂを通過する。ピストンロッド２２の先端２２ａは、その後、突出部１０ｃを超えて空間Ｖ１側に至る。
【０１０４】
次に、マイクロニードル部材３０をピストン本体２０に取り付ける。具体的には、マイクロニードル部材３０の突出部３１ｂをピストン本体２０の溝部２１ｂに係合させて、マイクロニードル部材３０とピストン本体２０とを一体化させ、ピストンＰを構成する。
【０１０５】
ピストンロッド２２の先端２２ａが空間Ｖ１に至ると、先端２２ａが元の形状に戻るので、ピストンロッド２２の先端２２ａが筒体１０の突出部１０ｃに係合する（引っかかる）。これにより、図５（ａ）に示されるように、ピストンＰが円錐コイルばね４０の付勢力に抗した状態で筒体１０に対して固定される。従って、筒体１０の突出部１０ｃと、ピストンロッド２２の先端２２ａとは、ピストンＰを筒体１０に固定するための固定手段であるといえる。このようにピストンＰを筒体１０に固定することを、コッキング（cocking）ともいう。本実施形態では、円錐コイルばね４０の中心線方向から見て円錐コイルばね４０を構成する金属線が重なり合っていないので、ピストンＰが筒体１０に固定（コッキング）された状態においてピストン板２１と仕切り壁１０ａと間に挟まれる円錐コイルばね４０は、線径と同程度の高さとなる（図５（ａ）参照）。
【０１０６】
円錐コイルばね４０が完全に圧縮した状態でコッキングが行われ、その状態で穿刺装置１が保存されると、円錐コイルばね４０が完全に圧縮されない状態でコッキングが行われ、その状態で穿刺装置１が保存された場合と比較して、円錐コイルばね４０のへたり（機械的性質の劣化）が生じやすくなる。従って、円錐コイルばね４０は、完全に圧縮されない状態で穿刺装置１内に保存されることが好ましい。このため、へたりの発生を考慮して、より強度の高い円錐コイルばね４０を完全に圧縮しない状態でコッキングし、コッキングを解除したときのピストンＰの速度が所望の速度となるように調整してもよい。
【０１０７】
次に、筒体１０の空間Ｖ１側の端部に、環状部材１１を固定する。これにより、筒体１０に対するピストンＰの固定（コッキング）が解除された際にピストンＰが環状部材１１の底壁部１１ｂに当たり、ピストンＰが筒体１０から飛び出すことが防止される。
【０１０８】
次に、突出部５１及び凹部５２が貫通孔１０ｂに向かうように、筒体１０の空間Ｖ２内にキャップ５０を配置する。そして、筒体１０の空間Ｖ２側の端部に、環状部材１２を固定する。環状部材１２の天壁部１２ｂにより、キャップ５０が筒体１０から飛び出すことが防止される。
【０１０９】
空間Ｖ２内でキャップ５０の位置を固定させることはしないので、キャップ５０は空間Ｖ２内において筐体Ｈ（筒体１０）の延在方向に沿って自由に移動できる。従って、キャップ５０の凹部５２は、ピストンロッド２２の先端２２ａと接触する。このように、本実施形態では、キャップ５０を押さえるための押さえばね等が不要であるので、部品点数を削減できる。
【０１１０】
以上の工程を経て、穿刺装置１が製造される。従って、穿刺装置１が製造後に出荷されて使用者により使用されるまで、円錐コイルばね４０は縮まった状態のままである。
【０１１１】
［穿刺装置の使用方法］
続いて、穿刺装置１の使用方法について説明する。まず、皮膚において薬剤等を適用したい箇所に、マイクロニードル３２が皮膚に向かうように穿刺装置１を位置決めする。この状態で穿刺装置１を保持したまま、キャップ５０を押す。
【０１１２】
キャップ５０を押すと、すり鉢状の凹部５２が、ピストンロッド２２の先端２２ａに当接して、当該先端２２ａがピストン板２１の中心側に向かって撓む。貫通孔１０ｂを通過できるまで当該先端２２ａが撓むと、当該先端２２ａと筒体１０の突出部１０ｃとの係合が解除される。その結果、筒体１０に対するピストンＰの固定（コッキング）が解除され、円錐コイルばね４０の付勢力によってピストンＰが筒体１０の外方（皮膚）に向かって移動し、マイクロニードル部材３０が皮膚に衝突する。
【０１１３】
マイクロニードル部材３０が皮膚に衝突すると、マイクロニードル３２が皮膚に穿刺される。この際のマイクロニードル３２（ピストンＰ）の速度は、４ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓでもよいし、４ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓでもよいし、７ｍ／ｓ〜１５ｍ／ｓでもよい。マイクロニードル３２が皮膚に４ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓの速度で衝突するように構成されていると、マイクロニードル３２を適切に皮膚に穿刺でき、それにより、薬剤等を動物の体内に十分に移行できる。
【０１１４】
以上のように、使用者がキャップ５０を押すだけで穿刺装置１による皮膚の穿刺が行われる。従って、誰が穿刺装置１を使用しても、円錐コイルばね４０の付勢力がピストンＰを介してマイクロニードル３２に伝わり、一定の衝撃力をもってマイクロニードル３２により皮膚が穿刺されるので、皮膚の穿刺が確実に行える（穿刺の再現性が高まる）。マイクロニードル３２が皮膚を穿刺すると、マイクロニードル３２に付着しているコーティングＣの活性成分が体内に投与され、皮膚を通して活性成分が体内に移行することとなる。
【０１１５】
マイクロニードル部材３０が皮膚に衝突する際には、ピストン板２１に取り付けられている緩衝部材２３が、環状部材１１に取り付けられている緩衝部材１３に接触する。そのため、作動したピストンＰが環状部材１１で止まった際の衝突音を低減できる。
【０１１６】
［作用及び効果］
以上のような本実施形態では、ピストンＰに付勢力を付与するために円錐コイルばね４０を用いている。一般的な円筒形コイルばねと比較して、円錐コイルばね４０は、圧縮時の高さが極めて小さくなる。そのため、穿刺装置１自体の高さを小さくすることができ、穿刺装置１の軽量化が図られる。従って、円錐コイルばね４０を適切に設計することで、所望の移行率（基板３１及び／又はマイクロニードル３２上に施されたコーティングＣの量に対して、薬剤等が動物の体内に移行した量の割合）を達成しつつ穿刺装置１の携帯性を向上できる。
【０１１７】
薬剤等の種類によっては、マイクロニードル３２を皮膚に衝突させた後に穿刺装置１を皮膚上に長時間保持させる必要が生ずる。このような場合でも、小型化及び軽量化された本実施形態に係る穿刺装置１を用いると、使用者は穿刺装置１を皮膚につけたまま衣類を着用したり制限なく移動したりできるようになる。しかも、本実施形態に係る穿刺装置１は小型であるので、使用者がこのように自由に行動した場合であっても、穿刺装置１が他の物体（障害物）に衝突してマイクロニードル３２が皮膚から抜けたり、マイクロニードル３２が折れて皮膚内に残ったりする虞が極めて低い。
【０１１８】
従来の大型の穿刺装置を用いる場合には、取り扱いに手間取ることがあったり、その外観の大きさから使用者に恐怖心が生じたりする虞があった。しかしながら、小型化及び軽量化された本実施形態に係る穿刺装置１を用いると、簡単に取り扱うことができると共に、使用者に与えうる恐怖心も大きく低減できる。
【０１１９】
ピストン本体とマイクロニードル部材とが別体の場合には、皮膚にマイクロニードルを穿刺するために、まず、マイクロニードル部材を皮膚上に配置し、その後、穿刺装置をマイクロニードル部材上に配置して、ピストン本体をマイクロニードル部材に衝突させる。この場合、マイクロニードル部材と穿刺装置とを共に適切に配置しないと、両者間に位置ずれが生じてマイクロニードルを皮膚に適切に穿刺できず、動物の体内へ薬剤等を十分に移行できない虞が生じうる。しかしながら、本実施形態に係る穿刺装置１では、ピストンＰの主面（基板３１の表面）に複数のマイクロニードル３２が突設されている。そのため、このような虞が生じることなく、薬剤等を確実に動物の体内に移行できるので、穿刺装置１の製造者が意図したとおりの性能を発揮することができる。しかも、穿刺装置１を皮膚上に置くだけで、皮膚上へのセッティングが完了するので、セッティング時間が極めて短時間で済む。
【０１２０】
粘着剤等でマイクロニードル部材をピストン本体に貼り付けて一体化する場合、粘着剤に含まれる有機化合物が、マイクロニードルの先端に塗布されている薬剤等に影響を与える虞がある。しかしながら、本実施形態では、ピストンＰは、溝２１ｂが形成されたピストン板２１を有するピストン本体２０と、溝２１ｂに係合する突出部３１ｂが基板３１に設けられたマイクロニードル部材３０とを有し、突出部３１ｂが溝２１ｂに係合することでマイクロニードル部材３０がピストン本体２０と一体化されている。そのため、薬剤等に影響を与えることがなく、薬剤等の本来の効果が発揮されうる。
【０１２１】
本実施形態では、円錐コイルばね４０を構成する金属線が、円錐コイルばね４０の中心線の延在方向から見て重なり合っていない。そのため、中心線の延在方向に沿って円錐コイルばね４０に荷重を加えると、圧縮された円錐コイルばね４０の高さがその線径とほぼ一致する。そのため、穿刺装置１の更なる小型化及び軽量化が図られる。
【０１２２】
［他の実施形態］
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、突出部３１ｂと溝２１ｂとが係合することでマイクロニードル部材３０がピストン本体２０と一体化していたが、ピストン本体２０の他の主面にマイクロニードル部材３０を接着剤又は接着シートにより貼り付けることでマイクロニードル部材３０とピストン本体２０とを一体化してもよいし、ピストン板２１の他の主面にマイクロニードル３２が一体成形されていてもよい。
【０１２３】
本実施形態では、マイクロニードル３２が基板３１の表面上において千鳥状（互い違い）に略等間隔となるように配列されていたが、基板３１においてマイクロニードル３２の高さが異なっていてもよい。例えば、マイクロニードル３２の密度を、基板３１の周縁側よりも中心近傍において高くしたり、基板３１の中心近傍よりも周縁側において高くしたりしてもよい。
【０１２４】
マイクロニードル３２の高さは、全て同じでもよいし、異なっていてもよい。マイクロニードル３２の高さが異なる場合には、例えば、基板の周縁側よりも中心近傍におけるマイクロニードル３２の高さを高くしてもよいし、基板の中心近傍よりも周縁側におけるマイクロニードル３２の高さを高くしてもよい。
【０１２５】
図９（ｂ）に示されるように、両端部が、中心線に直交する仮想平面に沿うように平坦に削られている円錐コイルばね４１を用いてもよい。円錐コイルばね４１の小径側の端部は仕切り壁１０ａと当接し、円錐コイルばね４１の大径側の端部はピストン板２１と当接する。そのため、円錐コイルばね４１をこのように構成すると、仕切り壁１０ａ及びピストン板２１と円錐コイルばね４１との接触面積が大きくなる。そのため、筒体１０内において、円錐コイルばね４１を安定して配置できる。
【０１２６】
本実施形態では、ピストンＰに付勢力を付与するために円錐コイルばね４０を用いたが、他の形状の非線形コイルばねを用いてもよい。他の形状の非線形コイルばねとしては、例えば、鼓型コイルばね４２（図１０（ａ）参照）や樽型コイルばね４３（図１０（ｂ）参照）が挙げられる。
【０１２７】
本実施形態では、円錐コイルばね４０を構成する金属線が、円錐コイルばね４０の中心線の延在方向から見て重なり合っていなかったが、中心線の延在方向から見て重なり合うように金属線を巻回させた円錐コイルばね４０を用いてもよい。どちらの場合であっても、円錐コイルばね４０の自由高さｈが、線径ｄと総巻き数とを乗算した値よりも小さくなるように設定できる。
【０１２８】
本実施形態では、ピストン本体２０とマイクロニードル部材３０とが一体化されていたが、これらが別体であってもよい。これらが別体である場合には、マイクロニードル部材（マイクロニードルアレイ）を皮膚上に載置し、マイクロニードル部材と対向するように穿刺装置１を皮膚上に載置した後に、穿刺装置１を作動させることで、ピストン本体２０が皮膚上のマイクロニードル部材に衝突し、皮膚への穿刺が行われる。
【０１２９】
上記の実施形態では、マイクロニードル部材３０がピストン本体２０と一体化されていたが、ピストン本体２０の下面にマイクロニードル３２が一体成形されていてもよい。この場合、ピストン本体２０はマイクロニードル部材の基板と同視できる。すなわち、マイクロニードル部材がピストン板２０として振る舞っていると見ることもできる。
【実施例】
【０１３０】
以下、実施例１〜２１及び比較例並びに図１１に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【０１３１】
（実施例１〜２７）
円錐コイルばねの各種パラメータ（線径、最大直径、最小直径、総巻き数、自由高さ、密着高さ、材質及び重量）と、ピストン重量（ピストン本体の重量及びマイクロニードル部材重量）とが図１１に従って設計された、実施例１〜２７に係る穿刺装置を用意した。各実施例１〜２７に係る穿刺装置について、キャップを押してピストンの固定を解除し、マイクロニードルが皮膚に衝突する際の速度を３回測定し、平均速度を得た。また、各実施例１〜２７に係る穿刺装置に用いられる円錐コイルばねに荷重を加えて、円錐コイルばねが平坦になったとき（円錐コイルばねの高さが線径と略等しくなったとき）の荷重の大きさを圧縮時荷重として測定した。【０１３２】
（比較例１）
比較例１では、円筒コイルばねのパラメータ（線径、総巻き数、密着高さ及び材質）を実施例２１における円錐コイルばねと同じとすると共にピストン重量を実施例２１と同じとし、円筒コイルばねの直径を１８ｍｍに設定したうえで、実施例２１と同じ速度となる円筒コイルばねの自由高さｈを以下に従って計算した。【０１３３】
まず、式（１）に基づいて、円筒コイルばねのばね定数ｋを計算したところ、ｋ＝８６９．８Ｎ／ｍであった。
【数１】
2013151044.tif 000003
ただし、式（１）において、各パラメータは以下のとおりである。
Ｇ［Ｎ／ｍ］：横弾性係数（ＳＵＳ−３０４の場合、６８５００Ｎ／ｍｍ２）
ｄ［ｍ］：線径（実施例２１と同じであるため、１．２ｍｍ）
ｎ：総巻き数（実施例２１と同じであるため、３．５）
Ｄ：直径（比較例１では１８ｍｍに設定）【０１３４】
続いて、式（２）に基づいて、円筒コイルばねのばね重量ｍを計算したところ、ｍ＝１．７８ｇであった。
【数２】
2013151044.tif 000004
ただし、式（２）において、各パラメータは以下のとおりである。
ｐ［ｋｇ／ｍ３］：密度（ＳＵＳ−３０４の場合、７．９３ｇ／ｃｍ３）
Ｌ［ｍ］：円筒コイルばねを直線状となるように引き伸ばしたときの長さであり、直径Ｄ×円周率×総巻き数ｎから求められる【０１３５】
続いて、式（３）に基づいて、円筒コイルばねのエネルギーＥを計算したところ、Ｅ＝０．３５ｋｇ・ｍ２／ｓ２であった。
【数３】
2013151044.tif 000005
ただし、式（３）において、各パラメータは以下のとおりである。
Ｍｔｏｔａｌ［ｋｇ］：ピストン重量及びばね重量の合計
Ｖ［ｍ／ｓ］：マイクロニードルが皮膚に衝突する際の速度（実施例２１と同じであるため、１７．８ｍ／ｓ）【０１３６】
続いて、式（４）に基づいて、円筒コイルばねのたわみ量ｘを計算したところ、ｘ＝２８．４ｍｍであった。
【数４】
2013151044.tif 000006
そして、得られた値ｘに、円筒コイルばねの全縮長（＝線径ｄ×総巻き数ｎ）を加算することで、自由高さｈがｈ＝３２．６ｍｍと計算された。【０１３７】
（比較例２）
比較例２では、円筒コイルばねのパラメータ（線径、総巻き数、密着高さ及び材質）を実施例２１における円錐コイルばねと同じとすると共にピストン重量を実施例２１と同じとし、円筒コイルばねの直径を６ｍｍに設定したうえで、実施例２１と同じ速度となる円筒コイルばねの自由高さｈを、比較例１と同様の手順で計算した。その結果、比較例２において、自由高さｈはｈ＝７．９ｍｍと計算された。【０１３８】
（評価結果）
マイクロニードルが皮膚に４ｍ／ｓ〜３０ｍ／ｓの速度で衝突するように構成されていると、マイクロニードルを適切に皮膚に穿刺でき、それにより、薬剤等を動物の体内に十分に移行できるが、実施例１〜２７はいずれもこの範囲内に含まれることが確認された。しかも、実施例２１と比較例１，２とを対比すると、同じ速度を達成するために、比較例１では自由高さ及び密着高さが高くなると共にばね重量が重くなり、比較例２では密着高さが高くなることが確認された。従って、実施例２１においては、比較例１，２よりも小型化及び軽量化が図られることが確認された。【０１３９】
圧縮時荷重に関しては、同一線径の円錐コイルばねについて比較すると、圧縮時荷重が大きくなるほど速度が大きくなる傾向にあり、圧縮時荷重と速度とがほぼ比例関係を有することが確認された。また、同じ大きさの圧縮時荷重について、異なる線径の円錐コイルばねを比較すると、線径が大きくなるほど速度が大きくなる傾向にあることが確認された。【０１４０】
また、実施例４〜８、実施例２２，２３、実施例２４，２５、及び実施例２６，２７について、図１２に自由高さと平均速度との関係を示し、図１３に自由高さと圧縮時荷重との関係を示す。図１２及び図１３に示されるように、自由高さを一定以上に大きくした場合、皮膚への衝突速度は自由高さに対して比例するように大きくなったが、圧縮時荷重は、自由高さが大きな領域において増加率が小さくなった。すなわち、円錐コイルばね４０の自由高さが７．４ｍｍ以上の場合、より小さな圧縮時荷重の増加量をもって衝突速度を大きくできることが判明した。圧縮時荷重が大きいとピストン及び筐体に作用する負荷が大きくなるため、ピストン及び筐体の機械的強度を高める必要があり、装置全体の大型化や重量化に繋がりうるが、円錐コイルばね４０の自由高さを一定以上とすることにより、速度を高めつつ、圧縮時荷重を抑制し、ピストン及び筐体への負荷を低減することが確認された。【０１４１】
（実施例２８〜３０）
円錐コイルばねの各種パラメータ（線径、最大直径、最小直径、総巻き数、自由高さ、密着高さ、材質、重量、及び製造時の熱処理時間）と、ピストン重量（ピストン本体の重量及びマイクロニードル部材重量）とが図１４に従って設計された、実施例２８〜３０に係る穿刺装置を用意した。実施例２８〜３０において、円錐コイルばねを平坦に（円錐コイルばねの高さが線径と略等しくなるよう円錐コイルばねを圧縮）した状態で、６０℃の環境下で２週間保存したものと、この処理が行われる前のもの（初期のもの）とで、速度と圧縮時荷重とを測定し、熱及び負荷が円錐コイルばねに作用したときの円錐コイルばねの耐久性を評価した。具体的には、各実施例２８〜３０に係る穿刺装置について、キャップを押してピストンの固定を解除し、マイクロニードルが皮膚に衝突する際の速度を３回測定し、平均速度を得た。また、各実施例２８〜３０に係る穿刺装置に用いられる円錐コイルばねに荷重を加えて、円錐コイルばねが平坦になったとき（円錐コイルばねの高さが線径と略等しくなったとき）の荷重の大きさを圧縮時荷重として測定した。【０１４２】
（評価結果）
実施例２８，２９から理解されるように、円錐コイルばねの熱処理時間が長いほど速度及び圧縮時荷重が劣化し難くなっており、円錐コイルばねの耐久性の向上が確認された。【０１４３】
また、実施例２８，３０から理解されるように、ピストン本体の重量を軽くすることで、圧縮時荷重が同じ円錐コイルばねにおいて、速度が劣化し難くなることが確認された。すなわち、ピストン本体、マイクロニードル部材及び円錐コイルばねの合計重量に対するピストン本体の重量の割合を小さくすることで、円錐コイルばねにおける衝突速度の耐久性を向上させることができることが判明した。なお、ピストン本体、マイクロニードル部材及び円錐コイルばねの合計重量に対するピストン本体の重量の割合は、５０％未満であると好ましい。
【符号の説明】
【０１４４】
１…穿刺装置、１０…筐体、２０…ピストン本体、２１…ピストン板、２１ｂ…溝部、３０…マイクロニードル部材、３１…基板、３１ｂ…突出部、３２…マイクロニードル、４０…円錐コイルばね、５０…キャップ、Ｐ…ピストン。
【図１】
2013151044.tif 000007
【図２】
2013151044.tif 000008
【図３】
2013151044.tif 000009
【図４】
2013151044.tif 000010
【図５】
2013151044.tif 000011
【図６】
2013151044.tif 000012
【図７】
2013151044.tif 000013
【図８】
2013151044.tif 000014
【図９】
2013151044.tif 000015
【図１０】
2013151044.tif 000016
【図１１】
2013151044.tif 000017
【図１２】
2013151044.tif 000018
【図１３】
2013151044.tif 000019
【図１４】
2013151044.tif 000020
【国際調査報告】
2013151044.tif 000021
2013151044.tif 000022
2013151044.tif 000023
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