(57)【要約】【課題】スタンパーに対する針状体の離型性を高め、針状体を多く製造してもスタンパー形状が劣化せず、製品の歩留まりの高い針状体の製造方法を提供する。【解決手段】針状体の原版１を作製し、原版１を樹脂材料によって型取りし、原版に対応した形状の凹部を有するファーザーを作製する。また、ファーザー２を樹脂材料によって型取りし、凹部に対応する形状のマザー３を作製する。そして、マザー３を面４ａ上に複数固定して多面付け版５を作製する。多面付け版５の表面に金属層６を作製し、金属層６を多面付け版５から剥離してスタンパーを作製する。さらに、スタンパーを使って針状体を製造する。【選択図】図１−１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
針状体の製造方法であって、
針状体の原版を作製する原版作製工程と、
前記原版を樹脂材料によって型取りし、前記原版に対応した形状の凹部を有するファーザーを作製するファーザー作製工程と、
前記ファーザーを樹脂材料によって型取りし、前記凹部に対応する凸部を有するマザーを作製するマザー作製工程と、
前記マザーを基材の平面上に複数固定して多面付け版を作製する多面付け版作製工程と、
前記多面付け版の表面にシード層を形成し、金属層を作製する金属層作製工程と、
前記金属層を前記多面付け版から剥離してスタンパーを作製するスタンパー作製工程と、
前記スタンパーに樹脂材料を流し込み、樹脂製の針状体を製造する針状体製造工程と、
を含むことを特徴とする針状体の製造方法。
【請求項２】
前記金属層作製工程において、前記金属層は、銅、ニッケル、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｗ合金のいずれかを材料として作製されることを特徴とする請求項１記載の針状体の製造方法。
【請求項３】
前記スタンパーの樹脂材料と接触する表面に、該表面に対する樹脂材料の離型性を高める離型処理を気相めっきまたは液相めっきによって行う離型処理工程をさらに含むことを特徴とする請求項１または２に記載の針状体の製造方法。
【請求項４】
針状体を製造するスタンパーの製造方法であって、
針状体の原版を作製する原版作製工程と、
前記原版を樹脂材料によって型取りし、前記原版に対応した形状の凹部を有するファーザーを作製するファーザー作製工程と、
前記ファーザーを樹脂材料によって型取りし、前記凹部に対応する凸部を有するマザーを作製するマザー作製工程と、
前記マザーを基材の平面上に複数固定して多面付け版を作製する多面付け版作製工程と、
前記多面付け版の表面にシード層を形成し、金属層を作製する金属層作製工程と、
前記金属層を前記多面付け版から剥離してスタンパーを作製するスタンパー作製工程と、を含むことを特徴とするスタンパーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数本の針状突起物とこれを支える基体からなる針状体を製造する針状体の製造方法、及び針状体の製造に使用されるスタンパーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、薬剤を人体に投与する方法には、経口投与、注射器による皮膚真皮層、静脈への穿刺、皮膚表面への軟膏剤の塗布による局部真皮層への投与及び皮膚表面への貼付け方法による局部真皮層への投与がある。
上記した投与の方法のうち、近年では、貼付け方法によって体内に薬剤を投与する器具として、針状体（マイクロニードル）の開発が進められて来た。針状体は、無痛で皮下に挿入され、効率良く医薬物を人体等に投与できる医薬運搬用器具である。針状体の材料には、生体に適合するマルトース、ポリ乳酸、デキストリン、医療用シリコン樹脂等が材料として用いられる。針状体は、上記材料をスタンパーに載せて加熱し、材料に型の形状を転写することによって製造される。上記した生体適合材料は、針状体の微小な針が折れて体内に残っても人体に無害であり、被投与者の健康に影響を与えることが無い。
スタンパーを作製する場合、公知技術では、先ず原版を作製し、原版を樹脂等で複版することによってスタンパーとなる樹脂製の凹版を作製する。針状体は、スタンパーによって樹脂材料を成形することによって製造される。このような針状体の製造方法は、例えば、特許文献１から特許文献４に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２５５６８０号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／０７５７１６号
【特許文献３】特開２００８−１１４３４５号公報
【特許文献４】特開２００７−２６０３５１号公報
【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、樹脂製のスタンパーは、樹脂材料の加熱冷却によって「欠け」等の劣化を生じる。凹版の欠け等は、製造される針状体の形状に反映されて製品の歩留まりが低下するという不具合を生じる。
また、針状体の基材の形状は板状（四角形の表面を有する）であることが多い。特に四角形の角部が鋭角である場合、スタンパーから針状体を剥離する際の離型が行い難く、離型が行えたとしても針状体の角部に損傷が発生する場合がある。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、スタンパーに対する針状体の離型性を高め、針状体を多く製造してもスタンパー形状が劣化せず、しかも製品の歩留まりの高い針状体の製造方法、及び針状体の製造に使用されるスタンパー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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の針状体の製造方法は、針状体の製造方法であって、針状体の原版を作製する原版作製工程と、前記原版を樹脂材料によって型取りし、前記原版に対応した形状の凹部を有するファーザーを作製するファーザー作製工程と、前記ファーザーを樹脂材料によって型取りし、前記凹部に対応する凸部を有するマザーを作製するマザー作製工程と、前記マザーを基材の平面上に複数固定して多面付け版を作製する多面付け版作製工程と、前記多面付け版の表面にシード層を形成し、金属層を作製する金属層作製工程と、前記金属層を前記多面付け版から剥離してスタンパーを作製するスタンパー作製工程と、前記スタンパーに樹脂材料を流し込み、樹脂製の針状体を製造する針状体製造工程と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の針状体の製造方法は、上記態様の前記金属層作製工程において、前記金属層が、銅、ニッケル、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｗ合金のいずれかを材料として作製されることを特徴とする。
また、本発明の針状体の製造方法は、上記態様において、前記スタンパーの前記樹脂材料と接触する表面に、該表面に対する樹脂材料の離型性を高める離型処理を気相めっきまたは液相めっきによって行う離型処理工程をさらに含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明のスタンパーの製造方法は、針状体を製造するスタンパーの製造方法であって、針状体の原版を作製する原版作製工程と、前記原版を樹脂材料によって型取りし、前記原版に対応した形状の凹部を有するファーザーを作製するファーザー作製工程と、前記ファーザーを樹脂材料によって型取りし、前記凹部に対応する凸部を有するマザーを作製するマザー作製工程と、前記マザーを基材の平面上に複数固定して多面付け版を作製する多面付け版作製工程と、前記多面付け版の表面にシード層形成し、金属層を作製する金属層作製工程と、を含み、前記金属層を前記多面付け版から剥離してスタンパーを作製するスタンパー作製工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、スタンパーに対する針状体の離型性を高め、針状体を多く製造してもスタンパー形状が劣化せず、しかも製品の歩留まりの高い針状体の製造方法、及び針状体の製造に使用されるスタンパーの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１−１】本発明の一実施形態の針状体製造のプロセスフローの概略を示す説明図である。
【図１−２】図１−１に続く、本発明の一実施形態の針状体製造のプロセスフローの概略を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を説明する。
図１―１、図１−２は、本実施形態の針状体の製造方法を説明するため図である。図１−１（ａ）は、本実施形態の原版作製工程を示した図である。本実施形態では、先ず、図１−１（ａ）に示すように、原版１を作製する。原版１を作製する方法としては、シリコン単結晶板をダイシングマシーンによって精密に切削し、針状体パターンを作製する、あるいはリソグラフィ技術を用いる方法がある。リソグラフィ技術を使って原版１を作製する方法、精密切削を使って原版１を作製する方法はいずれも公知である。リソグラフィ技術を使って原版１を作製する方法は、例えば特許文献１に記載されている。精密切削を使って原版１を作製する方法は、例えば特許文献３に記載されている。このため、原版１を作製する方法については、これ以上の説明を省く。
【００１１】
図１−１（ａ）に示した原版１は、複数の微小な微小突起物１ａと、微小突起物１ａを支える平板状の基体１ｂから構成されている。なお、原版１を作製するための材料は、加工方法に応じて適宜選択することができ、例えば、金属、カーボン、セラミックス、シリコン、石英、樹脂等を用いてもよい。また、原版１の微小突起物１ａの形状及び寸法については、適宜設計し、決定してよい。例えば、微小突起物１ａの形状は、円錐、角錐、円柱、角柱、円錐台形、角錐台形、等のいずれであっても良い。微小突起物１ａの長さは各針状部間において、同一であっても良いし、同一でなくとも良い。
【００１２】
また、微小突起物１ａ同士の長さが異なる場合、例えば、（１）アレイ状の微小突起物１ａの外周のみ長くすることで、曲面に対し、好適に接触することが出来る、（２）アレイ状の微小突起物１ａの外周のみ短くすることで、破損しやすい外周部の微小突起物１ａの機械的強度を補強することが出来る、等の利点が挙げられる。また、各単位微小突起物１ａ間の距離であるピッチ寸法は、仕様に応じて適宜設計することができる。
【００１３】
また、基体１ｂに作製される微小突起物１ａの寸法は、皮膚を穿孔するための十分な細さ及び神経層へ到達しない長さを有していることが望ましく、具体的には、微小突起物１ａの直径は数μｍから数百μｍ程度、微小突起物１ａの長さは数μｍから数百μｍ程度であることが望ましい。微小突起物１ａの長さは、具体的には、８０μｍ以上７００μｍ以下、より好適には８０μｍ以上５００μｍ以下、更には、８０μｍ以上３００μｍ以下程度の範囲内にあることが好ましい。
【００１４】
次に、本実施形態の針状体の製造方法では、原版１を用いて、離型性の良い型取り用の樹脂（例えばシリコン樹脂やポリウレタン樹脂）によってファーザー２を作製する。図１−１（ｂ）は、本実施形態のファーザー作製工程を示した図であって、原版１を用いて作製されたファーザー２を示した図である。ファーザー２は、微小突起物１ａの形状に対応した凹部２ａを有している。なお、本実施形態は、型取り用樹脂として、シリコン樹脂やポリウレタン樹脂を用いることに限定されるものでなく、短時間に硬化して離型性の優れた樹脂であれば他の樹脂を用いることができる。
【００１５】
図１−１（ｃ）は、本実施形態のマザー作製工程を示した図である。本実施形態は、図１−１（ｃ）に示すように、ファーザー２を用い、樹脂（熱可塑性樹脂等）を成形した後に剥離してマザー３を多数個複版する。マザー３は、ファーザー２の凹部２ａの形状に対応する形状の凸部３ａを有している。
図１−１（ｄ）は、本実施形態の多面付け版作製工程を示した図である。本実施形態では、複数のマザー３を平面性が良い基材４（例えば板ガラス等）の面４ａ上に接着剤を用いて貼り付け、複数のマザー３を面４ａ上に固定する。マザー３を面４ａ上に複数固定することにより、多面付け版５が完成する。図１−１（ｄ）は、基材４上に複数のマザー３が面４ａ上に貼り付けられた状態を示している。マザー３を貼り付ける接着剤には、各種のシリコン系接着材料を用いることができる。
【００１６】
図１−１（ｅ）は、本実施形態の金属層作製工程を示した図である。本実施形態では、多面付け版５の表面上に、ニッケル、アルミニウム、銅、等の薄い金属層を蒸着、スッパタリング、または無電解めっきによってシード層を形成する。さらに、シード層が形成された多面付け版５に、電鋳により厚い金属層を作製する。電鋳によって作製される厚い金属層は、ニッケル、銅、Ｎｉ−Ｗ等のいずれを材料とするものであってもよい。
【００１７】
厚い金属層は、多面付け版５から剥離される。剥離された厚い金属層は、図１−１（ｅ）に示した多面付け金属版６（厚い金属層）となる。多面付け金属版６の表面は、マザー３の表面の形状（凹凸）に対応する形状を有している。このため、多面付け金属版６は、マザー３の形状に対応した形状の凹部６ａを複数有している。
多面付け金属版６をニッケルで構成する場合、ニッケル電鋳浴は、スルファミン酸ニッケル４５０ｇ／Ｌ、ホウ酸４０ｇ／ＬとしてｐＨ３．８〜４．２の範囲で管理し、電流密度５〜１０Ａ／ｄｍ２で約１７〜８時間通電すると、厚み約１ｍｍの多面付け金属版６を作製することができる。
【００１８】
また、多面付け金属版６を銅で構成する場合、銅電鋳浴は、硫酸銅・５水塩２２０ｇ／Ｌ、硫酸６０ｇ／Ｌ、塩素８０〜１２０ｍｇ／Ｌ、添加剤を適量加えたものとし、電流密度５〜１０Ａ／ｄｍ２で約１６〜８時間通電すると、厚み約１ｍｍの多面付け金属版６を作製することができる。
特にＮｉ−Ｃｏ系合金電鋳した多面付け金属版６は、硬度が高く、耐久性に優れるという特長がある。このとき、浴組成には、スルファミン酸ニッケル４５０ｇ／Ｌ、スルファミン酸コバルト３０ｇ／Ｌ、ホウ酸２０〜３０ｇ／Ｌ、応力減少剤、界面活性剤を適量添加したものを使用する。
【００１９】
図１−２（ｆ）は、本実施形態のスタンパー作製工程を示した図である。本実施形態は、図１−２（ｆ）に示したように、多面付け金属版６を所望の外形寸法に切断し、金属版７を作製する。本実施形態は、金属版７をスタンパーとして針状体を製造する。
図１−２（ｇ）は、本実施形態の針状体製造工程を示した図である。本実施形態は、熱可塑性樹脂８を溶解し、溶解した熱可塑性樹脂８を矢線Ａで示す方向から金属版７の凹部に流し込んで、金属版７の表面（凹部６ａ表面）上で加圧する。そして、加圧後の熱可塑性樹脂８を冷却し、樹脂製の微細針突起物９ａと基体９ｂとを備える針状体９を製造する。図１−２（ｈ）は、針状体９を示した図である。
【００２０】
本実施形態は、針状体９の製造方法として、射出成形法や圧縮成形を採用することができる。また、本実施形態は、熱可塑性樹脂８として、生体適合性材料である医療用シリコン樹脂や、マルトース、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカーボネート樹脂、デキストラン、糖質等を採用することができる。
なお、熱可塑性樹脂８として使用される樹脂には、金属版７から剥離する際に針状体９を損なわないために十分な離型性を持たないものがある。このような樹脂を熱可塑性樹脂８に採用する場合には、多面付け金属版６（金属版７）の熱可塑性樹脂８と接触する表面（凹部６ａ表面）に、離型性を向上させる表面処理を行う必要がある。なお、金属版と樹脂との離型性に関しては、前記した特許文献１乃至４のいずれにも記載されていない。
【００２１】
離型性を向上させる表面処理としては、気相めっきと液相めっきとがある。気相めっきによる表面処理は、窒化チタンコーティング、ＤＬＣ（diamond‐like carbon）コーティング、テフロン（登録商標）コーティング等によって行うことができる。また、液相めっきによる表面処理は、クロムめっき、Ｎｉ−Ｐ−Ｗめっき、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン、いわゆるテフロン（登録商標））を含有する無電解めっき等によって行うことができる。このような表面処理は、凹部６ａ表面の離型性を著しく向上することができる。
離型性に関与するパラメータは、摩擦係数と液体の接触角であると言われており、摩擦係数が小さく、接触角が大きいほど離型性が良くなる。
【００２２】
以上説明した本実施形態は、以下の効果がある。
すなわち、本実施形態は、多面付け版５の表面にシード層を形成し、電鋳等によって厚い金属層を作製し、多面付け版５から剥離し多面付け金属版６を得る。多面付け金属版６は所定サイズに切断され金属版７（スタンパー）となる。このため、本実施形態は、金属版７を金属や合金で作製することが可能となる。金属版７は、硬度が高く、寿命を延ばすことができる。また、金属版７に対する針状体の離型性を高め、針状体を多く製造しても形状が劣化せず、しかも製品となる針状体の歩留まりを高めることができる。
【００２３】
また、本実施形態は、多面付け版６の材料として、銅、ニッケル、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｗ合金のいずれかを使用する。このため、本実施形態は、多面付け版６を目的に応じた材料を使って作製することができる。
また、樹脂材料の種類によっては、針状体の製造に十分な金属に対する離型性を得られない場合がある。この点を解消するため、本実施形態は、スタンパーの樹脂材料と接触する表面に気相めっきまたは液相めっきによって離型処理を行う。このため、本実施形態は、充分な離型性を有しない樹脂材料の離型性を高め、針状体を損なうことなく剥離することが可能になる。
【実施例１】
【００２４】
次に、本実施形態の実施例を説明する。
本実施例では、図１−２（ｆ）、（ｇ）に示した金属版７を用いて、例えばポリ乳酸のように、人体内に入っても無害な生体適合材料を用いて針状体を製造した。即ち、本実施例では、凹部の表面が離型処理された金属版７を用い、凹部にポリ乳酸を載せ、約２２０℃で溶解させながら１０〜３０ＭＰａ程度の力で上から約３分間加圧して針状体を転写成形した。その後、本実施例では、針状体を室温まで温冷却し、金属版７から樹脂製の針状体９を離型させた。
このとき、本実施例によれば、針状体９を、微細針突起物９ａが途中で折れることなく良好に離型することができた。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、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り、例えばＭＥＭＳデバイス、光学部材、創薬、化粧品、美容用途などに用いる微細な針状体の製造にも有用である。
【符号の説明】
【００２６】
１  原版
１ａ  微小突起物
１ｂ  基体
２  ファーザー
２ａ  凹部
３  マザー
３ａ  凸部
４  基材
４ａ  面
５  多面付け版
６  多面付け金属版
６ａ  凹部
７  金属版（スタンパー）
８  溶解した熱可塑性樹脂
９  針状体
９ａ  微細針突起物
９ｂ  基体
【図１−１】
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【図１−２】
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