(57)【要約】【課題】転写成形時の欠損を抑制することが可能となる形状を有する針状体の作製方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の針状体の製造方法は、研削刃の断面形状において、先端面と側面との間に傾斜面が形成されており、尚且つ、少なくとも２種類以上の砥粒面によって構成された加工面を有する研削刃を用いることを特徴とする。本発明の製造方法を用いることで、転写成形時の欠損が発生しやすい針状体の先端領域のみ、表面粗さが極めて小さな表面形状に加工することができる。尚且つ、その他の領域は砥粒径に縛られること無く加工条件を設定することができるため、研削能力の不足によって生じる基板の破壊を抑制することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削刃を用いた精密機械加工による微細な針状体の製造方法であって、
前記研削刃の加工面形状は、先端面と側壁面との間に傾斜面が形成されており、尚且つ、少なくとも２種類以上の砥粒面によって構成された加工面を有する研削刃を用いることを特徴とした針状体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法を用いて作製された針状体を反転させた型取り用の複製版から、転写成形により複製製造することを特徴とする複製針状体の製造方法。
【請求項３】
上記転写成形により複製製造される複製針状体の構成材料に生体適合材料を用いることを特徴とする請求項２に記載の複製針状体の製造方法。
【請求項４】
研削刃を用いた微細な針状体の製造装置であって、
前記研削刃の加工面形状は、先端面と側壁面との間に傾斜面が形成されており、尚且つ、少なくとも２種類以上の砥粒面によって構成された加工面を有する研削刃を用いることを特徴とした針状体の製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載の針状体の製造装置であって、
前記研削刃の砥粒径が研削刃の内側領域と外側領域によって異なり、外側に向かうにつれその粒径が増大していることを特徴とした研削刃を用いた針状体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医薬品を伝達することを可能とする微細な針状体機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
皮膚上から薬剤を浸透させ体内に薬剤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薬剤を投与することが出来る方法として用いられているが、薬剤の種類によっては経皮吸収法で投与が困難な薬剤が存在する。これらの薬剤を効率よく体内に吸収させる方法として、ミクロンオーダーの微細な針状体を用いて皮膚を穿孔し、皮膚内に直接薬剤を投与する方法が注目されている。この方法によれば、投薬用の特別な機器を用いることなく、簡便に薬剤を皮下投薬することが可能となる（特許文献１参照）。
【０００３】
この際に用いる微細な針状体の形状は、皮膚を穿孔するための十分な細さと先端角、および皮下に薬液を浸透させるための十分な長さを有していることが必要とされ、直径は数μｍから数百μｍ、長さは皮膚の最外層である角質層を貫通し、かつ神経層へ到達しない長さ、具体的には数十μｍから数百μｍ程度のものであることが望ましいとされている。
【０００４】
より具体的には、最外皮層である角質層を貫通することが求められる。角質層の厚さは部位によっても若干異なるが、平均して２０μｍ程度である。また、角質層の下にはおよそ２００μｍから３５０μｍ程度の厚さの表皮が存在し、さらにその下層には毛細血管が張りめぐる真皮層が存在する。このため、角質層を貫通させ薬液を浸透させるためには少なくとも２０μｍ以上の針が必要となる。また、採血を目的とする針状体を製造する場合には、上記の皮膚の構成から少なくとも３５０μｍ以上の高さの針状体が必要となる。
【０００５】
また、針状体を構成する材料としては、仮に破損した針状体が体内に残留した場合でも、人体に悪影響を及ぼしにくい材料であることが必要であり、この材料としては医療用シリコーンや、マルトース、ポリ乳酸、デキストラン、ポリカーボネート等の生体適合樹脂が有望視されている（特許文献２参照）。
【０００６】
微細な針状体の製造方法の例として、精密機械加工とエッチング加工技術を用いて金型原版を作製する手法が提案されている（特許文献３参照）。
【０００７】
また、医療用の生体適合性のある針状体の作製方法として、金型から複製版を起こし、その複製版を用いて転写成形を行う手法が提案されている。（特許文献４参照）。
【０００８】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】米国特許第６，１８３，４３４号明細書
【特許文献２】特開２００５−２１６７７号公報
【特許文献３】特開２００２−７９４９９号公報
【特許文献４】特表２００７−５２３７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような微細構造を有する針状体を低コストかつ大量に製造するためには、射出成形法、インプリント法、キャスティング法に代表される転写成形方法が有効であるが、いずれの方法においても成形を行うためには所望の形状を凹凸反転させた原版金型が必要である。
しかしながら、機械加工等を用いて原版金型を作製した場合、その加工面は大きな表面粗
さを持つ。このような原版金型を用いて転写成形を行った場合、複製版と成形品が貼り付く現象が発生することがある。そのため、特に、強度面で比較的脆弱となる針状体先端部の領域では、剥離時に先端部が欠損する現象が発生するという問題も生じる。
また、研削加工において表面粗さを低減させるために微細な砥粒のみで構成された研削刃を用いた場合、その研削能力が低下するために加工負荷が増大し、加工材料としての基材が破損してしまうという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、微細構造を有する針状体の研削加工時および転写成形時の欠損を抑制することが可能な針状体ならびに複製針状体の製造方法および針状体の製造装置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】
前記目的に即し、本発明の請求項１に係る発明は、研削刃を用いた精密機械加工による微細な針状体の製造方法であって、前記研削刃の加工面形状は、先端面と側壁面との間に傾斜面が形成されており、尚且つ、少なくとも２種類以上の砥粒面によって構成された加工面を有する研削刃を用いることを特徴とした針状体の製造方法である。
【００１２】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の製造方法を用いて作製された針状体を反転させた型取り用の複製版から、転写成形により複製製造することを特徴とする複製針状体の製造方法である。
【００１３】
本発明の請求項３に係る発明は、上記転写成形により複製製造される複製針状体の構成材料に生体適合材料を用いることを特徴とする請求項２に記載の複製針状体の製造方法である。
【００１４】
本発明の請求項４に係る発明は、研削刃を用いた微細な針状体の製造装置であって、前記研削刃の加工面形状は、先端面と側壁面との間に傾斜面が形成されており、尚且つ、少なくとも２種類以上の砥粒面によって構成された加工面を有する研削刃を用いることを特徴とした針状体の製造装置である。
【００１５】
本発明の請求項５に係る発明は、請求項４に記載の針状体の製造装置であって、前記研削刃の砥粒径が研削刃の内側領域と外側領域によって異なり、外側に向かうにつれその粒径が増大していることを特徴とした研削刃を用いた針状体の製造装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の針状体の製造方法は、研削刃の加工面形状において、先端面と側壁面との間に傾斜面が形成されており、尚且つ、少なくとも２種類以上の砥粒面によって構成された加工面を有する研削刃を用いることを特徴とする。
本発明の製造方法を用いることで、転写成形時の欠損が発生しやすい針状体の先端領域のみ、表面粗さが極めて小さな表面形状に加工することができるので、転写成形時の欠損を抑制することが可能である。尚且つ、その他の領域は表面粗さを小さくするための砥粒面の種類に縛られること無く加工用の研削刃およびその使用条件を設定することができるため、原版金型の針状体を製造する際に、研削能力を低下させず、従って加工負荷も増大させず、その結果、加工材料の破損を抑制することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の複製針状体の製造方法は、上記の研削刃を用いて製造された針状体の原版金型から型取り用の複製版を作り、さらに複製版から転写成形を行うことで原版金型と同形の複製針状体を製造する。転写成形方法はその充填材料を選択することで、機械的もしくは化学的な直接加工を用いて針状体を作製することが困難である材料においても形成が可能となり、尚且つ、大量の製品を効率良く低コストで製造することが可能である。し
かも、転写成形のための材料には生体適合材料を用いるので、生体に低負荷の材料を用いた複製針状体を製造することが可能となる。生体適合材料を用いれば、微細な針状体が折れて、体内に取り残された場合も、無害であるという効果を有する。
【００１８】
また、本発明の針状体の製造装置は、装置に用いられる研削刃の加工面形状が先端面と側壁面との間に傾斜面が形成されており、少なくとも２種類以上の砥粒面によって構成された加工面を有する研削刃を使用することにより、研削能力を低下させることなく、欠損の少ない針状体を製造できる装置を提供することができる。特に研削刃の砥粒径が、ホイール状の研削刃において、内側領域と外側領域によって異なり、外側に向かうにつれその粒径が増大していることを特徴とした研削刃を用いた針状体の製造装置は、研削能力と針状体の良品率を共に高めることを可能にする。
【００１９】
本発明の針状体ならびに複製針状体の製造方法および針状体の製造装置は、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、例えばマイクロデバイス、計測ジグ、創薬、化粧品、バイオマテリアルなどに用いる微細な針状体ならびに複製針状体の製造方法および針状体の製造装置としても有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の針状体ならびに複製針状体の製造方法および針状体の製造装置の一例について実施形態の説明を行う。
【００２１】
本発明における研削加工は、高速で回転するスピンドルの先端に取り付けられた研削刃による精密機械加工であって、被加工基材に切溝を微細加工する。研削刃は、円盤状の支持体の外周部に形成される。研削刃の材質としては高い硬度を有することが望ましく、一般にダイヤモンドを用いることが多い。本発明においても、円盤状の支持体の外周部全面にダイヤモンドから成る研削刃が形成された、ダイヤモンドホイールを用いることが出来る。ダイヤモンドホイールは、半導体産業における基板の断裁工程で広く用いられており、安価で入手が容易な部材である。
【００２２】
図１に研削刃先端の部分断面図を示す。図１（ａ）に従来の例を示すと、通常、研削刃１２の断面形状は、研削刃側壁面４と研削刃先端面５が９０°の角を成して交わり、直交頂点６を形成する。
一方、本発明の針状体の製造方法に用いる研削刃１１の加工面は、図１（ｂ）の断面図に示す通り、先端面５と側壁面４との間に傾斜面７を有する。このとき、傾斜面７の傾斜角度は、最終的に形成される針状体の側壁角度を決定する。これにより、研削刃の傾斜面により、製造される針状体の側壁角度を制御することが出来る。
【００２３】
また、本発明の研削刃は少なくとも２種類の砥粒面、例えば砥粒面Ａ９および砥粒面Ｂ１０からなる（図１（ｃ））。このとき砥粒条件は特に制限されず、任意のパラメータを適宜選択することが出来るが、好ましくは、研削刃の内側領域を構成する砥粒面Ａ９では微細形状の加工が可能となる砥粒面構造を重視し、外側領域を構成する砥粒面Ｂ１０では研削能力の高い砥粒面構造を重視する。砥粒面において、微細加工及び研削能力に寄与するパラメータとして、材質、砥粒径、集中度、ボンド条件等があり、これらを任意に組み合わせ要求される研削刃を構成して良い。さらに好ましくは、上記の微細加工および研削能力に寄与するパラメータの中で、砥粒径の選択が最も有効である。具体的には、研削刃の内側領域と外側領域で砥粒径を変え、内側では微細加工に適した小粒径の砥粒を用い、外側に向かうにつれその粒径を増大させて研削能力を重視する。また、このような一方向に規則的変化を持つ砥粒面のみに限定されず、砥粒面の構造は不規則に変化する形状をも含み、異なる砥粒面がランダム配置された構造等であっても良い。
【００２４】
また、研削刃１１の加工面形状は、研削刃の先端面５と傾斜面７とが角を成して交わらないように面取り加工により、角取り面８が成されていることが望ましい（図１（ｂ））。このとき、角取り面８は、最終的に形成される針状体の基底部の形状を決定する。つまり、角取り面８を設けることで、基底部に緩やかな裾の形状を有する針状体を製造することが出来る。これにより、穿刺時の針状体基底部に集中する応力を緩和し、その結果穿刺時の針状体の破損を抑制するのに適した形状の針状体を製造することが可能となる。
【００２５】
研削刃先端部の加工方法は特に制限されないが、砥石による研磨加工を好適に用いることが出来る。また、上記の研削刃を用いた針状体の製造装置を針状体の製造に良好に利用することができる。
【００２６】
以下、本発明における針状体の製造方法の一例として、図を用いて説明を行う。本発明における針状体ならびに複製針状体の作製は、原版金型を作製する工程、及び、複製版を作製する工程、複製版から転写成型する工程、を経る手法によって行われる。
【００２７】
まず、図２（ａ）に示す通り、基材１を準備する。
このとき、基材としては、材質は特に制限されず、加工適正や、材料の入手容易性などから材質を選択することが望ましい。例えば、具体的には、アルミナ、窒化アルミニウム、マシナブルセラミックスなどのセラミックス、また、シリコンや石英などの結晶材料、アクリルやポリアセタールなどの有機材料、ガラスなどが挙げられる。
【００２８】
次に、図２（ｂ）に示す通り、研削刃１１を回転させながら基材１の表面を研削加工し、所定の長さだけ線状に溝Ａを形成する。
このとき、溝Ａは直線状に形成するのに限定されず、曲線状に形成してもよい。曲線状に溝Ａを設けた場合、底面が曲線で閉じられた多角形の形状である針状体を製造することが可能となる。
また、研削刃の回転数や研削速度などの研削条件は特に制限されず、研削刃１１および基材１の材質を考慮したうえで、加工性に優れた条件に最適化することが望ましい。
【００２９】
上記研削加工によって、図２（ｃ）に示す通り、溝Ａ２１が形成される。溝Ａ２１の側壁面の傾きは、図１（ｂ）に示す研削刃１１の先端に形成された傾斜面７の傾きに一致する。同様に、溝Ａ２１の側壁面と底面が交わる部分は、図１（ｂ）に示す研削刃１１の先端に形成された角取り面８に対応した裾をもった形状となる。
【００３０】
次に、前述した溝Ａと交わらず、平行となるように少なくとも一つ以上の溝Ａ’を形成する工程を行う。
図２（ｄ）に示すように、溝Ａ２１の隣に、研削刃１１によって溝Ａ’２２を加工する。このとき、研削刃１１は、溝Ａ２１に対して、一部に重なりを持つようにして溝を加工することが望ましい。これにより、研削加工されてできる凸部の先端部が平坦となることがなく、鋭利にすることが出来、穿刺性に優れた針状体を製造することが可能となる。
また、溝Ａ’は溝Ａ２１に対して、平行に研削する。
これにより、図２（ｅ）に示す通りの溝Ａ’２２が形成される。溝Ａ２１と溝Ａ’２２の間には、溝Ａを形成する際の研削刃１１の傾斜面７と、溝Ａ’を形成する際の研削刃１１の傾斜面７との重なりによって先端部の頂点が形成されるために、先端形状が先鋭な凸部２が形成される。このため、溝Ａ’を複数設ける場合、既に設けた溝と隣接するように形成する必要がある。
【００３１】
凸部２の高さは、研削加工深さ、研削刃１１の傾斜面７の角度、および溝Ａ２１と溝Ａ’２２の重なり距離によって決定する。
【００３２】
次に、溝Ａ’２２を形成したのと同様に順次溝を形成していき、図２（ｆ）に示す通り、凸部２を所望の数だけ形成して、概ね三角形の断面形状を有する凸部２が表面に形成された基材３を得る。
このとき、形成する凸部２の数により、製造されるアレイ状に配列された針状体の列数が決定する。
図３に示す通り、凸部２の断面形状は、研削刃１１の先端に形成された傾斜面７の傾きに一致する側壁傾斜を有し、側壁面と底面が交わる部分は、図２研削刃１１の先端に形成された角取り面８に対応した裾を持った形状１３となる。
また、針状体は用いられる研削面の形状によって様々な側面形状を形成することが可能となる。図３では、２種類の表面状態を持つ針状体の例を示したが、もちろんこれに限定されるわけではない。これにより転写時に欠損が発生しやすい先端部のみ微細加工を施し、尚且つ底面部では研削条件を変更すること無く針状体を作製することが可能である。もしくはこの逆となる、先端部が従来条件のまま、底面部の表面粗さのみを変更すること等も可能となり、設計に応じた任意の形状を作製する事ができる。
加えて、この研削面の推移は段階的もしくは連続的に加工することが可能であり、これも用いる研削刃の形状によって決定される。研削刃の形状によっては、数種類からなる繰り返しパターンを針状体側面に再現することも可能である。
【００３３】
図３では、凸部２の断面形状において側壁面と底面が交わる部分が、円弧状の裾の形状になる例を示したが、側壁面と底面とが交わる角度よりも小さい角度で交わるように少なくとも１つの補助平面を形成することでも、穿刺時に針状体基底部に集中する応力を緩和することが出来る。この場合、研削刃１１の先端加工時に、傾斜面７と研削刃先端面５が交わって成す頂点部分を面取りするように、少なくとも１つの補助平面を形成した研削刃を用いる。
【００３４】
次に、前記溝Ａと交差するように交差溝Ｂを設け、前記交差溝Ｂと平行となるように交差溝Ｂ’を設ける。このとき、溝Ａ２１および溝Ａ’２２を設けて凸部が表面に形成された基材３を回転させることで、溝Ａ２１および溝Ａ’２２を設けた条件と同等に交差溝Ｂおよび交差溝Ｂ’を形成することが出来る。上述の場合、溝Ａおよび溝Ａ’と、交差溝Ｂおよび交差溝Ｂ’との交差角度は凸部が表面に形成された基材３の回転角度と同等となる。
【００３５】
図４に、凸部２が表面に形成された基材３を９０°回転して、前記の溝形成工程と同じ条件で研削加工を実施した例を斜視図で示す。この場合、研削されずに残る部分が、図４に示す通り、アレイ状の正四角錐２４となり、支持基板２３上にアレイ状の針状体２５が得られる。図４では正四角錐２４と支持基板２３が角を成して接続されているが、前述した面取り加工を施した研削刃１１を用いることで、角錐の基底部に緩やかな裾の形状を持たせることが出来る。また、溝斜面は選択した研削刃の粒径に依存した表面粗さの分布を持つ。
【００３６】
また、交差溝Ｂおよび交差溝と平行な交差溝Ｂ’を設ける工程は複数回行っても良い。前記工程の施工回数、および、溝同士が交差する角度を制御することにより、多様な底面の形状を有する錐状の針状体を製造することが出来る。
例えば、交差溝Ｂおよび交差溝と平行な交差溝Ｂ’を設ける工程を一回行い、２方向の研削加工をそれぞれ６０°ずらして実施する場合、底面がひし形である四角錐形状が得られる。このとき、ひし形の頂角は、対向する頂点が６０°および１２０°に成る。
また、交差溝および交差溝と平行な交差溝’を設ける工程を二回行い、３方向に研削加工を行えば、底面が六角錐形状の針状体が得られる。
【００３７】
また、上記の工程で得られた針状体群の周辺には、場合によっては針状体ではない凸部
が残留する。これを除去する必要がある場合には、研削加工で凸部を除去すればよい。
【００３８】
以上より、研削刃の断面形状、工程の施工回数、および、溝同士が交差する角度を制御することにより、任意の表面形状かつ任意の多角底面を成した錐状の針状体を製造することが出来る。また、線状に溝を設けることで、列毎に針状体を作成することが出来るため、特に、アレイ状に配列された針状体を製造する場合、一括で形成することが可能となる。ここまでで得られた針状体は、以下に説明する複製のための原版金型として用いることができる。
【００３９】
次に、原版金型から複製版を製造する方法（図５−（ａ），（ｂ）参照）について図を用いて説明する。図５（ａ）では、原版金型３０に複製材料３１を充填する。このとき添加剤等を加えて良い。複製材料硬化の後、図５（ｂ）のように、複製材料３１を原版金型３０から剥離することで凹型の複製版３３を形成する。複製版を作製することで、同一の複製版から多量の針状体を製造することが出来るため、生産コストを抑制し、生産性を高めることが可能となる。
【００４０】
ここで用いられる原版金型には複製版の離型性を向上させるために、転写前に表面形状の加工及び化学的な表面改質を施しても良い。具体的には、機械加工による研磨、穴あけ、溝加工や、エッチングプロセスを用いた表面加工および表面改質、もしくは離型剤の塗布等を好適に用いることが出来る。また、複製版作製時には硬化速度を制御するために加熱及び冷却を行っても良い。
【００４１】
また、複製版作製工程に於いては、微細領域での再現性を高めるために脱泡工程を行うことが好ましい。脱泡工程は公知の脱泡法を用いて良い。例えば、真空脱泡、遠心脱泡、攪拌脱泡等の脱泡方法を用いて行うことが出来る。
【００４２】
複製材料は、特に制限されるものではないが、原版を転写し得る形状追従性、後述する転写加工成型における転写性、耐久性および離型性を考慮した材質を選択することが出来る。例えば、ニッケルやシリコーン樹脂材を用いた手法で作製可能であり、安価かつ危険性の低い材料として好適に用いることが出来る。しかし、これのみに限定されるものでは無い。ニッケルを選択した場合の複製方法としては、メッキ法、ＰＶＤ法等が挙げられる。また、複製材料中の不純物を除去するために精製工程を加えても良い。
【００４３】
複製版作製の際には、樹脂の複製材料に対して任意の添加剤を加えることで硬化時間の制御等の機能を持たせることが可能である。ここで用いられる添加剤は特に制限されず、複製材料との反応により弊害が生じない材料を選択的に用いても良い。用いられる材料の例として、無機材料や水、有機溶剤が挙げられるが、複製版表面形状の形成に影響を及ぼすことができる他の材料であっても良く、これに限定されるもではない。添加剤を加えるタイミングは特に限定されず、充填前から複製材料が硬化するまでの間に添加可能である。好ましくは充填前であり、これにより添加剤の均一な分散を促すことが出来る。また、使用される添加剤は一種のみに限定されず、種類の異なる添加剤を複数用いても良い。また、その添加量は任意の表面形状とするために、適宜その加減を変更することが出来るものである。また、添加剤を完全に除去するために、複製版硬化後に複製版の洗浄工程を加えても良い。
【００４４】
このとき、添加剤混入前の複製材料の粘度は１Ｐａ・ｓから１００Ｐａ・ｓであることが好ましい。粘度が低すぎる場合には添加剤を複製材料中に固定することが出来ず、二層化してしまう。また、粘度が高すぎる場合は、複製材料中に添加剤を均等に分散させることができず塊として存在してしまう事となる。
【００４５】
次に、複製版を用いた転写加工成型（図５−（ｃ）、（ｄ）参照）について説明する。図５（ｃ）では、複製版３３に成形材３４を充填する。成形材は特に制限されないが、穿刺部となる複製針状体においては生体適合性材料である医療用シリコーン樹脂や、マルトース、ポリ乳酸、デキストラン、糖質、ポリカーボネート等を用いることが好ましい。生体適合性材料を用いれば、針状体が折れて体内に取り残された場合も、無害であるという効果を有する。このときの成形材３４の充填方法についての制限は無いが、生産性の観点から、インプリント法、ホットエンボス法、射出成形法、押し出し成形法およびキャスティング法を好適に用いることが出来る。
【００４６】
成形材３４充填の後、これを複製版３３から剥離し、任意の複製針状体３５を得る。このとき、複製版の剥離性を向上させるために、複製針状体の材料の充填前に、複製版の表面上に離型効果を増すための離型層を形成してもよい（図示せず）。離型層としては、例えば広く知られているフッ素系の樹脂を用いることができる。また、離型層の形成方法としては、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、スピンコート法、ディップコート法等の薄膜形成手法を好適に用いることができる。
【００４７】
以上より、本発明の針状体ならびに複製針状体の製造を実施することが出来る。なお、本発明の針状体ならびに複製針状体の製造方法は上記実施の形態に限定されず、各工程において類推することのできる他の公知の方法をも含むものとする。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明の針状体の製造方法について、具体的に一例を挙げながら説明を行う。当然のことながら、本発明の針状体の製造方法は下記実施例に限定されず、各工程において公知の資料から類推できる他の製造方法をも含むものとする。
【００４９】
まず、ダイヤモンド砥粒を含有した研削刃の先端部を、ダイヤモンド砥石による研磨加工によって、後述する所望の形状に加工した。
図１は円盤状の研削刃先端の部分断面図である。図１（ａ）に示す通り、研磨加工前の研削刃１２の断面形状は、研削刃側壁面４と研削刃先端面５が９０°の角を成して交わり、頂点６を形成している。
この研削刃１２を、ダイヤモンド砥石を用いて加工し、研削刃１１を得た。
研削刃１１は、図１（ｂ）に示す通り、傾斜面７を有し、且つ傾斜面７と研削刃先端面５が交わって成す頂点部分は概角取り面８を有する形状に加工された。
本実施例では、厚みが１ｍｍの研削刃を用い、研削刃先端面５が幅２００μｍとなり、研削刃側壁面４と傾斜面７との成す角度が１６０°となるように、研削刃の先端を研磨加工した。
傾斜面７の傾斜角度は、最終的に形成される針状体の側壁角度を決定する。また角取り面８は、最終的に形成される針状体の基底部の形状を決定する。最終的に形成される角錐形状の針状体先端角度を４０°とするために、本実施例における研削刃先端部の傾斜面７の傾きは１６０°を選択した。
このとき研削刃の構造は図１（ｃ）のように、二種類の砥粒面で構成されているものを用いた。研削刃の外周領域は平均砥粒径が約５０μｍのダイヤモンド砥粒で構成され、なおかつ、その内側は平均粒径が約２０μｍのダイヤモンド砥粒で構成されている。
【００５０】
次に、前記の通り先端を加工した研削刃による研削加工で、セラミックス基材の表面に溝Ａを形成する工程を実施した。
まず図２（ａ）に示す通り、一辺が３０ｍｍの正方形で、厚さ３ｍｍのセラミックス基材を準備し、続いて図２（ｂ）に示す通り、研削刃を回転させながらセラミックス基材の表面を深さ３００μｍとなるように研削加工し、長さ３０ｍｍの溝を形成した。
【００５１】
上記研削加工によって、図２（ｃ）に示す通り、溝Ａが形成された。溝Ａの開口上部の幅は約４１８μｍ、深さは３００μｍとなった。
溝Ａの側壁面の傾きは、研削刃の先端に形成された傾斜面の傾きに対応し、本実施例ではセラミックス基材の表面と溝Ａの側壁面との成す角度は１１０°となった。同様に、溝Ａの側壁面と底面が交わる部分は、研削刃の先端に形成された角取り面に対応した裾を持った形状となった。
【００５２】
次に溝Ａ’を基材１の表面に加工する工程を実施した。
図２（ｄ）に示すように、溝Ａの隣に、溝Ａと同一の条件で研削刃によって溝を加工した。このとき、研削刃は、溝Ａに対して、幅１００μｍだけ重なりを持つようにして溝を加工した。また、溝Ａに対して、平行に研削した。これにより、図２（ｅ）に示す通り、深さ３００μｍで長さ３ｍｍの溝Ａ’が、溝Ａに隣接して形成された。溝Ａと溝Ａ’の間には、先端形状が先鋭な凸部が形成された。
【００５３】
凸部２の高さは、研削加工深さ、研削刃の先端傾斜面の角度、および溝Ａと溝Ａ'重なり距離によって決定する。本実施例における凸部２の高さは約１６２μｍ、根元の幅は約１１８μｍとなった。研削刃先端の傾斜面の重なりで形成された凸部の先端は、角度４０°の頂点となった。
【００５４】
次に、溝Ａ’を形成したのと同様に順次溝を形成していき、図２（ｆ）に示す通り、凸部を所望の数だけ形成して、概ね三角形の断面形状を有する凸部が表面に形成された基材を得た。本実施例においては、合計６本の溝を作製した。６本の溝形成によって、５本の凸部が形成された。図３に示す通り、凸部の断面形状は、研削刃の先端に形成された傾斜面の傾きに一致する側壁傾斜を有し、側壁面と底面が交わる部分は、図１研削刃の先端に形成された角取り面に対応した裾を持った形状となった。
【００５５】
次に、前期６本の溝形成工程によって５本形成された凸部が表面に形成された基材を、９０°回転し、前記の溝形成工程と同じ条件で研削加工を実施した。これにより、交差溝Ｂおよび交差溝Ｂ’が併せて５本形成され、その結果研削されずに残る部分が、図４に示す通り、アレイ状の正四角錐となり、支持基板上にアレイ状の配列された針状体が得られた。本実施例においては、針状体は５列５行のアレイ状に並んだ２５の針状体が得られた。このとき得られた針状体は四角錐であり、先端角が４０°、高さが約１６２μｍ、底面の一辺の幅が１１８μｍとなった。また、角錐側面には表面粗さの差によって生じた境界線が確認でき、先端部が基底部に比べ表面粗さが低減された構造を持つ針状体となった。
【００５６】
次に、作製した針状体を複製するため、作製した針状体を母型とし、前記母型から複製版を作り、転写加工成形を行う工程を実施した。
まず、メッキ法によって、針状体の表面にニッケル膜を６００μｍ形成した。次に前記ニッケル膜を針状体から剥離し、複製版を作製した。次に、上記複製版に対し、インプリント法を用いて複製針状体の作製を行った。充填する複製針状体材料として、生体適合性材料であるポリカーボネートを用いた。以上の工程により、生体適合性樹脂であるポリカーボネートで構成された先鋭な複製針状体を製造することが出来た。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の複製針状体は、医薬、創薬、化粧品などの薬物を輸送するデバイスに用いる微細な針として、利用することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】針状体の製造工程および製造装置で用いる研削刃の先端部断面構造の一例を示す部分概略断面図である。（ａ）は従来の研削刃、（ｂ）および（ｃ）は本発明の研削刃である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の針状体の製造方法の実施の形態による針状体の製造工程を経時的に説明するための概略断面図である。
【図３】本発明の針状体の製造方法における針状体の断面構造の一例を示す部分概略断面図である。
【図４】本発明の針状体の製造方法によって製造された針状体の集合を説明するための概略斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の複製針状体の製造工程を説明するための概略工程の一事例の側断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１…基材
２…凸部
３…凸部が表面に形成された基材
４…研削刃側壁面
５…研削刃先端面
６…研削刃先端部の直交頂点
７…傾斜面
８…角取り面
９…砥粒面Ａ
１０…砥粒面Ｂ
１１…先端を加工した研削刃先端部断面
１２…従来の研削刃先端部断面
１３・・・針状体基底部の緩やかな裾形状部
２１…溝Ａ
２２…溝Ａ’
２３…針状体の支持基板、
２４…針状体、
２５…アレイ状に配列された針状体
３０…原版金型針状体
３１…複製材料
３３…複製版
３４…成形材
３５…複製針状体
【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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