(57)【要約】【課題】凹版に傷がつくことを防ぎつつ、針状体を簡易に製造することを可能とした針状体の製造方法を提供する。【解決手段】基板１１と、この基板１１の一方の面１１ａから突起した針部１３とを備える針状体１の製造方法であって、針部１３に対応した形状の凹部を有する針状体凹版３上に、針部１３を形成するための材料を含有する針部形成溶液を供給する第１工程と、針状体凹版３上に供給された針部形成溶液から液性成分を除去し固化させて固化体４を形成する第２工程と、固化体４を予め設定した形状及び大きさに断裁して針状体１を形成する第３工程と、形成した針状体１を針状体凹版３から取り外す第４工程とを備える。第３工程では、予め設定した温度に加熱した成形冶具５を用いて固化体４を断裁する。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の一方の面から突起した針部とを備える針状体の製造方法であって、
前記針部に対応した形状の凹部を有する凹版上に、前記針部を形成するための材料を含有する針部形成溶液を供給する第１工程と、
前記凹版上に供給された前記針部形成溶液から液性成分を除去し固化させて固化体を形成する第２工程と、
前記固化体を予め設定した形状及び大きさに断裁して前記針状体を形成する第３工程と、
前記針状体を前記凹版から取り外す第４工程とを備え、
前記第３工程では、予め設定した温度に加熱した成形冶具を用いて前記固化体を断裁することを特徴とする針状体の製造方法。
【請求項２】
前記温度は１００℃以上１２０℃以下の温度であることを特徴とする請求項１に記載の針状体の製造方法。
【請求項３】
前記成形冶具は、前記固化体を前記予め設定した形状及び大きさに打ち抜く打抜き型であり、
前記打抜き型を構成する薄板の厚みは０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、且つ、
前記打抜き型の前記凹版と接する端部は、平面状又は曲面状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の針状体の製造方法。
【請求項４】
前記成形冶具は、厚みが０．５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下の薄板を有し、且つ、
前記薄板の前記凹版と接する端部は、平面状又は曲面状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の針状体の製造方法。
【請求項５】
前記成形冶具は、直径が０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下の棒を有し、且つ、
前記棒の前記凹版と接する端部は、平面状又は曲面状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の針状体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、針状体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
皮膚から薬剤などの送達物を浸透させ体内に送達物を投与する方法である経皮吸収法は、人体に痛みを与えることなく簡便に送達物を投与することができる方法として用いられている。経皮吸収法を用いた経皮投与の分野において、ミクロン（μｍ）オーダーのサイズの針が形成された針状体を用いて皮膚に穿刺を行い、皮膚内に薬剤などを投与する方法が提案されている（特許文献１参照）。
針状体の製造方法として、機械加工を用いて原版を作製し、該原版から転写版を形成し、該転写版を用いた転写加工成型を行うことが提案されている（特許文献２参照）。また、針状体の製造方法として、エッチング法を用いて原版を作製し、該原版から転写版を形成し、該転写版を用いた転写加工成型を行うことも提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭４８−９３１９２号公報
【特許文献２】国際公開第２００８／０１３２８２号
【特許文献３】国際公開第２００８／００４５９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
水溶性高分子からなる生体適合性材料を用いた針状体は、皮膚に穿刺後に皮膚内部で溶解させることができる。したがって、水溶性高分子の他に皮膚内への送達を目的とした送達物を含有させて針を作製する。これにより、針を皮膚に穿刺した際に水溶性高分子の溶解により上記送達物を皮膚内に送達することができる。
水溶性高分子材料で針を作製する場合、水溶性高分子材料を含む溶液を針状体凹版にキャスト（供給）した後に乾燥することで針状体を得る方法や、上記溶液をキャストした後に凍結乾燥して水溶性高分子材料を固化させることで針状体を得る方法がある。上記の各方法で得られた針状体を製品とするためには、針が形成された基板を所望の寸法及び形状に整形する必要がある。多くの場合、カッターや打抜き刃等の刃物を用い、針が形成された基板の不要部分を断裁して取り除く方式が採用される。
【０００５】
しかしながら、水溶性高分子材料で形成された針は、針状体凹版から脱版した後は、多少の加圧や衝撃にて、欠損や折れ曲がり等の損傷が生じやすくなる。そのため、脱版工程後の針状体の取り扱いでは、針に外力がかからないようにする必要がある。特に、基板を断裁する断裁工程以降にて、針の損傷が生じやすい。
そこで針状体を針状体凹版から脱版しない状態で断裁を行えば、針の損傷は防ぐことができるが、断裁に使用する刃物によって針状体凹版に傷がつくため、針状体凹版の寿命が大幅に短くなる問題が生じる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、凹版に傷がつくことを防ぎつつ、針状体を簡易に製造することを可能とした針状体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】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る針状体の製造方法は、基板と、該基板の一方の面から突起した針部とを備える針状体の製造方法であって、前記針部に対応した形状の凹部を有する凹版上に、前記針部を形成するための材料を含有する針部形成溶液を供給する第１工程と、前記凹版上に供給された前記針部形成溶液から液性成分を除去し固化させて固化体を形成する第２工程と、前記固化体を予め設定した形状及び大きさに断裁して前記針状体を形成する第３工程と、前記針状体を前記凹版から取り外す第４工程とを備え、前記第３工程では、予め設定した温度に加熱した成形冶具を用いて前記固化体を断裁することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の針状体の製造方法によれば、凹版に傷がつくことを防ぎつつ、針状体を簡易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る針状体１の構成例を示す断面図である。
【図２】針状体１の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図３】針状体１の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図４】針状体１の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図５】針状体１の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図６】針状体１の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図７】針状体１の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図８】針状体１の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図９】成形冶具５による断裁の形態を示す図である。
【図１０】成形冶具１５による断裁の形態（第１の変形例）を示す図である。
【図１１】成形冶具２５による断裁の形態（第２の変形例）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）を、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
＜構造＞
図１に示すように、針状体１は、例えば皮膚に穿刺を行い、皮膚内に薬剤などを投与するためのものである。図１に示すように、この針状体１は、基板１１と、基板１１の一方の面１１ａ上に形成された複数本の針部１３とを備える。
針状体１は、針部１３を凹凸反転した形状（即ち、針部１３の凸形状を凹形状に反転した形状）の開孔部を有する。針状体１は、後述する針状体凹版（図２参照）に針状体材料を充填、固化することで得られる。針状体凹版の開孔部内に充填された針状体材料は針部１３となり、針状体凹版の表面に被覆された針状体材料は基板１１となる。
針状体１は、皮膚に穿刺された後に溶解する材料で形成されている。針状体材料としては、水溶性高分子、二糖類等を挙げることができる。針状体１は所望の送達物を含有し、針部１３が皮内で溶解することにより、送達物が皮内を経由して体内に導入される。
【００１０】
水溶性高分子としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸系ポリマー，ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、プルラン、アルギン酸塩、ペクチンなどを挙げることができる。
二糖類としては、トレハロースを用いることが好ましい。トレハロースは、二糖の中でも特に結晶構造が水に近いため、送達物がタンパク質である場合、当該タンパク質を保護し、安定化してくれるためである。この他、針状体材料として、デンプン、キトサン、さらにはキトサンサクシナミド等のキトサン誘導体を用いることもできる。
【００１１】
上述した針状体材料の中でも、キトサン、キトサンサクシナミド、ＨＰＣ、ＣＭＣは、生物学的に安全性が高いため、針状体材料としては特に好ましい。針部１３の形状は、皮膚に穿刺できれば特に制限はなく、例えば円錐、角錐、円柱、角柱、鉛筆形状（即ち、胴体部が柱状であり、先端部が錐形状のもの）等の各種形状から選択されてよい。
なお、図１では、針状体１が複数本の針部１３を備える場合を示しているが、本実施形態において針部１３は複数本に限定されず、１本でもよい。また、基板１１の一方の面１１ａ上に針部１３が複数本配置されている（即ち、林立している）場合、各針部１３はアレイ状に配列されることが好ましい。ここで、「アレイ状」とは各針部１３が所定の態様で並んでいる状態を意味し、例えば、格子配列、最密充填配列、同心円状配列、ランダム配列、などを含むものとする。
【００１２】
＜製造方法＞
次に、上記の構成を備える針状体１の製造方法について説明する。
（針状体凹版の製造方法）
まず始めに、図２に示すように、針状体１を形成するための針状体凹版３を準備する。針状体凹版３は、針状体１の各針部１３の形状、大きさ及び配列を決定する原版（図示せず）を作製し、この原版の形状を凹凸反転させて作製する。原版は、針部１３の形状、大きさ及び配列に応じて公知の方法で製造することができ、微細加工技術を用いて形成してもよい。微細加工技術の例としては、例えばリソグラフィ法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、サンドブラスト法、レーザー加工法、精密機械加工法などが挙げられる。原版から針状体凹版３を形成するには、公知の形状転写法を用いることができる。例えば、Ｎｉ電鋳法によるＮｉ製凹版の形成や、型取り用シリコーンゴム若しくは溶融樹脂等を用いた転写成形等が挙げられる。このとき、針状体凹版３の材質は、少なくとも１５０℃以上、好ましくは２００℃以上の耐熱性を有するものを選択する。以上の手順により、各針部１３の形状、大きさ及び配列に対応した凹部を有する針状体凹版３を形成する。
【００１３】
（針状体の製造方法）
次に、針状体材料及び送達物を含有する針部形成溶液を調整する。針部形成溶液の流動性は、溶質の量等を適宜調節して、針状体凹版３の凹部３１内に好適に充填できる程度に設定されるのが好ましい。
次に、図２に示すように、針状体凹版３上に針部形成溶液２を供給する。供給方法は、針状体凹版３の形状や寸法等を考慮して公知の方法から適宜選択することができる。例えば、スピンコート法、ディスペンサーを用いる方法、キャスティング法、インクジェット法などを用いることができる。針部形成溶液の量は、すべての凹部３１を覆う程度が好ましい。針状体凹版３への針部形成溶液２の供給は、常圧下で行っても良いが、針部形成溶液２をより好適に凹部３１内に充填するために、減圧下又は真空下で供給を行う方法が考えられる。さらに針状体凹版３上に供給した針部形成溶液２に対して加圧を行い、凹部３１内に針部形成溶液を押込む方法も考えられる。針部形成溶液２を加圧する手段としては、空気圧や平面プレス、加圧ロールプレス等が考えられる。このときの加圧は、針部形成溶液２を直接加圧しても構わないが、フィルムや薄板等を介しての加圧でも構わない。
【００１４】
次に、針部形成溶液２中の液性成分を除去し固化して、固化体４を形成する。液性成分の除去工程は、常温で保持して乾燥させることで行えるが、針状体凹版３を加熱する等により針部形成溶液を加熱乾燥すると、所要時間を短縮することができ、好ましい。
次に、図３から図５に示すように、固化体４を用途等に応じた所望の（即ち、予め設定した）形状及び大きさに断裁して針状体１を形成する。この固化体の断裁工程（即ち、針状体の成形工程）は、成形冶具５を用いて、固化体４が針状体凹版３から剥離しない状態で実施する。図３に示すように、成形冶具５の先端部（即ち、針状体凹版３と接する端部）５ａは、針状体凹版３を傷つけにくい形状を有し、かつ１００℃以上１２０℃以下程度に発熱する機能を有する。成形冶具５の先端部５ａの形状は半円筒形状又は平面状が望ましい。図４に示すように、１００℃以上１２０℃以下程度に加熱された先端部５ａを針状体１に押し当て、この押し当てた箇所を加熱溶融することで針状体１の打ち抜きを行う。針状体凹版３は１５０℃以上の耐熱性がある材質であるため、成形冶具５の押し当てによるダメージは受けない。成形治具５の先端部５ａの温度が１００℃に満たない場合、加熱溶融が不十分となる場合がある。成形治具５の先端部５ａの温度が１２０℃を超える場合、転写版を繰返し使用の回数が低下する場合がある。図５に示すように、打ち抜き後、成形治具５を針状体凹版３から離す。
【００１５】
図９（ａ）に示すように、成形治具５は、固化体４を所望の形状及び大きさに打ち抜く打抜き型である。例えば、所望の形状が円形の場合、成形治具（以下、打抜き型）５の形状は円筒形であり、円筒の内径は針状体１の外径に一致する。また、図９（ｂ）に示すように、この打抜き型５を構成する薄板の厚みＴは、０．４ｍｍ以上２ｍｍ以下程度が望ましく、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下がより望ましい。
また、打抜き型５を構成する薄板の厚みが０．４ｍｍより薄いと、針状体凹版を傷つけ易くなる。また、打抜き型５を構成する薄板の厚みが２ｍｍより厚いと、針状体が加熱溶融されて断裁部の脇に盛り上がる量が多くなり、断裁部の形状が悪くなり易い。
また、図９（ｂ）に示すように、打抜き型５の針状体凹版３と接する先端部５ａは平面状であることが好ましい。或いは、図９（ｃ）に示すように、この先端部５ａは曲面状であることが好ましい。先端部５ａが平面状又は曲面状である（即ち、鋭角形状を有さない）ことにより、針状体凹版３が傷つくことを防ぐことができる。
【００１６】
次に、図６に示すように、上記の断裁工程で針状体１から切り離された不要部分１２を針状体凹版３から取り外す。そして、図７に示すように、針状体１の針部１３を有する面の反対側の面１ａに粘着材７を貼り付け、皮膚等に貼り付け可能な針状体デバイス１０とする。粘着材７は皮膚貼付に適した材質のものを用いることが好ましく、滅菌工程に耐えられるものがさらに好ましい。その後、図８に示すように、針状体１を針状体凹版３から取り外す。針状体１を針状体凹版３から取り外す際は、針状体１を針状体凹版３から剥離してもよいし、針状体凹版３を溶解して除去してもよい。即ち、針状体１の針状体凹版３からの取り外しは、物理的方法でも、化学的方法でもよい。この実施形態では、針状体凹版３が本発明の「凹版」に対応している。
【００１７】
（実施形態の効果）
本実施形態によれば、予め設定した温度に加熱した成形冶具５を用いて固化体４を断裁する。固化体４のうち、成形治具５の先端部５ａと接する部分を加熱溶融するため、成形治具５の先端部５ａが鋭角形状でなくても、固化体４を容易に断裁することができる。これにより、成形治具５との接触により針状体凹版３に傷がつくことを防ぐことができる。
また、針部１３を針状体凹版３にて保護した状態で、成形工程と粘着材７の貼付け工程とを行うことができるため、工程途中で針部１３が破損することを防止できる。これにより、簡易かつ効率的に（その結果として、安価に）針状体１を量産製造することが可能となる。
【００１８】
（変形例）
上記の実施形態では、成形治具として打抜き型を用いる場合について説明した。しかしながら、本発明において、使用する成形治具は打抜き型に限定されるものではない。成形治具として、棒状の部材や、板状の部材を使用してもよい。
本実施形態の第１の変形例について説明する。図１０（ａ）に示すように、成形治具１５は、針状体１を所望の形状及び大きさに切り抜く棒状の治具である。例えば、所望の形状が円形の場合、成形治具（以下、棒状治具）１５を円形の断裁部に沿って移動させる。これにより、針状体１を円形に成形する。図１０（ｂ）に示すように、棒状の成形治具１５の直径Ｄは、０．４ｍｍ以上２ｍｍ以下程度が望ましく、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下がより望ましい。打抜き型の場合と同様、棒状の成形治具１５においても、図１０（ｂ）に示すように、その先端部（即ち、針状体凹版３と接する端部）１５ａは平面状であることが好ましい。或いは、図１０（ｃ）に示すように、この先端部１５ａは曲面状であることが好ましい。先端部１５ａが平面状又は曲面状である（即ち、鋭角形状を有さない）ことにより、針状体凹版３が傷つくことを防ぐことができる。なお、この成形治具１５においても、先端部１５ａが１００℃以上１２０℃以下程度に発熱する機能を有していてもよい。
【００１９】
次に、本実施形態の第２の変形例について説明する。図１１（ａ）に示すように、成形治具２５は、針状体１を所望の形状及び大きさに切り抜く板状の治具である。例えば、所望の形状が円形の場合、板状の成形治具２５を円形の断裁部に沿って移動させる。これにより、針状体１を円形に成形する。図１１（ｂ）に示すように、板状の成形治具２５の幅Ｗは、０．４ｍｍ以上２ｍｍ以下程度が望ましく、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下がより望ましい。打抜き型、棒状の場合と同様、板状の成形治具２５においても、図１１（ｂ）に示すように、その先端部（即ち、針状体凹版３と接する端部）２５ａは平面状であることが好ましい。或いは、図１１（ｃ）に示すように、この先端部２５ａは曲面状であることが好ましい。先端部２５ａが平面状又は曲面状である（即ち、鋭角形状を有さない）ことにより、針状体凹版３が傷つくことを防ぐことができる。なお、この成形治具２５においても、先端部２５ａが１００℃以上１２０℃以下程度に発熱する機能を有していてもよい。
【実施例】
【００２０】
次に、本発明の実施形態に係る針状体の製造方法について、実施例を用いて説明する。
（凹版の作製）
シリコン基板に精密機械加工を用いて、正四角垂（高さ：１５０μｍ、底面：６０μｍ×６０μｍ）が、１ｍｍ間隔で、６列６行の格子状に計３６本配列された針状体原版を形成した。この針状体原版に、メッキ法によりニッケル膜を５００μｍの厚さに形成した。そして、９０℃に加熱した重量パーセント濃度３０％の水酸化カリウム水溶液によってシリコン基板をウェットエッチングして除去した。これにより、ニッケルからなり、３６個の凹部を有する針状体凹版を作成した。
【００２１】
（針部形成溶液の調整）
水にキトサンサクシナミドを溶解し、重量パーセント濃度１０％のキトサンサクシナミド水溶液を調整した。
（針状体の作製）
上述の針部形成溶液を、すべての凹部を覆うようにディスペンサノズルで針状体凹版上に供給した。次に、ホットプレートに針状体凹版を載置し、９０℃で１２０分加熱し、針部形成溶液を乾燥・固化させて固化体を形成した。次に、この固化体のうち基板の針部周囲の部分（即ち、断裁部）に円筒状の成形冶具を１２０℃に加熱して押し当てた。これにより、基板を円形に打ち抜いて針状体を形成した。基板の不要部分を針状体凹版上から除去した後、針状体の針部を有する面の反対側の面に粘着材を貼り付けて、針状体デバイスを形成した。その後、針状体１を針状体凹版３から取り外した。
同一の針状体凹版に対して、上記した針状体作製工程を繰返し実施したところ、１００回繰返して針状体を作製した後も針状体凹版にはダメージが無いことを確認できた。
【００２２】
＜その他＞
本発明は、以上に記載した実施形態と実施例に限定されるものではない。当業者の知識に基づいて実施形態や実施例に設計の変更等を加えてもよく、また、実施形態と実施例を任意に組み合わせてもよく、そのような変更が加えられた態様も本発明の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の針状体の製造方法は、医療のみならず、微細な針状体を必要とする様々な分野に適用可能である。例えば、半導体デバイス、光学素子、配線回路、記録デバイス（ハードディスクやＤＶＤなど）、医療検査用チップ（ＤＮＡ分析用途など）、ディスプレイパネル、マイクロ流路、マイクロリアクタ、ＭＥＭＳデバイス、検査機器のプローブ先端部、電界放出素子、創薬、化粧品などの製造工程において好適に利用することが期待できる。
【符号の説明】
【００２４】
１  針状体
２  針部形成溶液
３  針状体凹版
４  固化体
５、１５、２５  成形治具
５ａ、１５ａ、２５ａ  先端部
７  粘着材
１０  針状体デバイス
１１  基板
１１ａ  一方の面
１２  不要部分
１３  針部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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