マイクロニードルシートおよびその製造方法
【課題】マイクロニードルの先端部分に含まれる薬物量の変動を抑制するマイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【解決手段】マイクロニードルシートの製造方法において、シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、スタンパの表面からそれぞれの凹部内に第１のニードル原料を充填する第１充填工程と、第１のニードル原料が充填されたそれぞれの凹部内に第２のニードル原料を充填する第２充填工程とを含み、少なくとも第２充填工程の実施中に吸引工程を実施する。
【解決手段】マイクロニードルシートの製造方法において、シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、スタンパの表面からそれぞれの凹部内に第１のニードル原料を充填する第１充填工程と、第１のニードル原料が充填されたそれぞれの凹部内に第２のニードル原料を充填する第２充填工程とを含み、少なくとも第２充填工程の実施中に吸引工程を実施する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚の表皮に薬物を注入するマイクロニードルシートおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロニードルシートは、微小な針（マイクロニードル）をシート基体上に所定の密度で配置したものである。マイクロニードルは、一般に根元から先端までの長さがおよそ１μｍから６００μｍ、根元の径がおよそ０．３μｍから４００μｍのおおよそ円錐形状に形成されており、その根元の径と長さとの比率が、（１）：（１．５〜３）と高いアスペクト比を有する。マイクロニードルシートは、人体の主として皮膚部分に当てて、マイクロニードルを皮膚の表皮部分に挿入し、薬物を注入するために用いられる。
【０００３】
マイクロニードルの長さは、上述のように数百μｍ程度であり、ほとんど痒痛を伴わないで使用できる。また、マイクロニードルシートを皮膚から離す際に、マイクロニードルが皮膚内に残留しても人体に支障が生じないように、マイクロニードル部分は自己溶解性物質で形成される。
【０００４】
このようなマイクロニードルを用いて人体に注入される薬物の中には高価な薬物も含まれる。そのため、マイクロニードルの先端部分にのみ薬物を含ませて、先端部分以外には薬物を含まないように、マイクロニードルを多層構造に形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような多層構造のマイクロニードルを備えた従来のマイクロニードルシートの製造方法について、図９を参照して説明する。
【０００６】
まず、複数の錐状の凹部９１が形成されたスタンパ９０を準備する。スタンパ９０は、マイクロニードルの個々に対応する突起が形成された平板状の原版を、スタンパ母材に押し付けることにより形成される。スタンパ母材では、原版の複数の突起に対応した複数の錐状の凹部が形成され、これがスタンパ９０となる。原版のそれぞれの突起は、微細機械加工、真空処理、またはフォトリソグラフィー等の方法で形成される。突起は、円、角、楕円などの断面形状を有する円錐状または角錐状である。
【０００７】
スタンパ９０のそれぞれの凹部９１内に薬物を含有する第１のニードル原料９２が充填される。第１のニードル原料９２は、それぞれの凹部９１内の先端部分に例えばディスペンサを用いて定量充填され、その後乾燥される。
【０００８】
次に、第１のニードル原料９２が充填されたそれぞれの凹部９１内に、薬物を含有しない第２のニードル原料９３を充填する。第２のニードル原料９３は、例えばスキージ９４を用いて第１のニードル原料９２上に充填され、その後乾燥される。
【０００９】
その後、スタンパ９０上に固定基盤を貼り付けて、それぞれの凹部９１内に充填されたニードル原料を固定基盤に固定する。スタンパ９０から固定基盤を剥離することにより、第１のニードル原料９２からなる薬物を含有する第１層と、第２のニードル原料９３からなる第２層とを備える２層構造のマイクロニードルシートが完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−９４４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このような従来の多層構造のマイクロニードルを備えたマイクロニードルシートの製造方法では、次のような課題がある。凹部内に充填されたニードル原料は、乾燥工程、次層の充填工程および乾燥工程を含む一連の工程過程において、乾燥応力、スキージ等による充填時の剪断力により先に充填された第１のニードル原料が凹部内より離脱する場合がある（例えば、充填時の剪断力による離脱の例を図１０に示す。）。凹部内に充填されたニードル原料を乾燥する乾燥工程において、ニードル原料の体積収縮が生じるような場合にあっては、乾燥応力により凹部内にニードル原料が固定されず、外力（スキージ等による剪断力等）が付加されることで、ニードル原料が凹部内より離脱する場合がある。さらに、先に充填された第１のニードル原料が凹部内にて固定されていない状態にて、第２のニードル原料の充填が行われると、所定のニードル高さが得られない場合がある。つまり、何れの場合においても所定の薬物量が変動するという課題がある。また、このような課題は多層構造のマイクロニードルに限られず、単層構造のマイクロニードルにおいても同様の課題がある。
【００１２】
従って、本発明の目的は、上記課題を解決することにあって、マイクロニードルの先端部分に含まれる薬物量の変動を抑制するマイクロニードルシートの製造方法およびマイクロニードルシートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１４】
本発明の第１態様によれば、マイクロニードルシートの製造方法であって、シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、スタンパの表面からそれぞれの凹部内にニードル原料を充填する充填工程と、凹部内に充填されたニードル原料を乾燥するニードル原料乾燥工程とを含み、少なくともニードル原料乾燥工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００１５】
本発明の第２態様によれば、マイクロニードルシートの製造方法であって、シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、スタンパの表面からそれぞれの凹部内にニードル原料を充填する充填工程と、スタンパの表面に接着材料を配置する接着材料配置工程と、接着材料に固定基盤を貼り付けて、接着材料を介してそれぞれの凹部内のニードル材料を固定基盤に固定する固定基盤配置工程とを含み、少なくとも接着材料配置工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００１６】
本発明の第３態様によれば、固定基盤配置工程の後、接着材料を乾燥する接着材料乾燥工程をさらに含み、接着材料乾燥工程の実施中に吸引工程を実施する、第２態様に記載のマイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００１７】
本発明の第４態様によれば、充填工程の実施中に吸引工程を実施する、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載のマイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００１８】
本発明の第５態様によれば、マイクロニードルシートの製造方法であって、シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、スタンパの表面からそれぞれの凹部内に第１のニードル原料を充填する第１充填工程と、第１のニードル原料が充填されたそれぞれの凹部内に第２のニードル原料を充填する第２充填工程とを含み、少なくとも第２充填工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００１９】
本発明の第６態様によれば、マイクロニードルシートの製造方法であって、シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、スタンパの表面からそれぞれの凹部内に第１のニードル原料を充填する第１充填工程と、第１のニードル原料が充填されたそれぞれの凹部内に第２のニードル原料を充填する第２充填工程と、スタンパの表面に接着材料を配置する接着材料配置工程と、接着材料に固定基盤を貼り付けて、接着材料を介してそれぞれの凹部内のニードル材料を固定基盤に固定する固定基盤配置工程とを含み、少なくとも接着材料配置工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００２０】
本発明の第７態様によれば、マイクロニードルシートの製造方法であって、シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、スタンパの表面からそれぞれの凹部内に第１のニードル原料を充填する第１充填工程と、凹部内に充填された第１のニードル原料を乾燥する第１原料乾燥工程と、第１のニードル原料が充填されたそれぞれの凹部内に第２のニードル原料を充填する第２充填工程と、凹部内に充填された第２のニードル原料を乾燥する第２原料乾燥工程と、を含み、少なくとも第１原料乾燥工程または第２原料乾燥工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００２１】
本発明の第８態様によれば、固定基盤配置工程の後、接着材料を乾燥する接着材料乾燥工程をさらに含み、接着材料乾燥工程の実施中に吸引工程を実施する、第６態様に記載のマイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００２２】
本発明の第９態様によれば、第１充填工程の実施中に吸引工程を実施する、第５態様から第８態様のいずれか１つに記載のマイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００２３】
本発明の第１０態様によれば、吸引工程において、スタンパの裏面に配置された多孔質部材を吸引することで、それぞれの貫通孔を通じた凹部の吸引が多孔質部材を介して行われる、第１態様から第９態様のいずれか１つに記載のマイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００２４】
本発明の第１１態様によれば、シート状の固定部材と、固定部材の表面に固定された複数の錐状のニードルとを備えるマイクロニードルシートにおいて、ニードルは、その錐状の先端に配置された第１のニードル層と、錐状の一部を形成しかつ第１のニードル層に固定された第２のニードル層とを備え、第１のニードル層の先端径が１〜２０μｍの範囲内で形成され、第１のニードル層の先端が平坦状または凸状に形成されている、マイクロニードルシートを提供する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、スタンパ母材の表面に形成された凹部内へ充填されたニードル原料に対して、乾燥応力や剪断力などの力が付加される工程が実施されるタイミングにおいて、母材裏面の貫通孔から吸引する吸引工程を実施する。したがって、貫通孔を通じた吸引によりニードル原料が凹部内に固定されるため、乾燥応力や剪断力などの力に抗して、ニードル原料が凹部内から離脱することを防止できる。よって、所定数のマイクロニードルが確保され、薬物量の変動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態にかかるマイクロニードルシートの製造方法で使用されるスタンパの断面図
【図２】本実施の形態の製造方法で使用されるベース部材の断面図
【図３】本実施の形態の製造方法の手順を示すフローチャート
【図４Ａ】本実施の形態の製造方法における第１のニードル原料充填工程の説明図
【図４Ｂ】本実施の形態の製造方法における第１のニードル原料乾燥工程の説明図
【図４Ｃ】本実施の形態の製造方法における第２のニードル原料充填工程の説明図
【図４Ｄ】本実施の形態の製造方法における第２のニードル原料乾燥工程の説明図
【図４Ｅ】本実施の形態の製造方法における接着材料配置工程の説明図
【図４Ｆ】本実施の形態の製造方法における固定基盤配置工程の説明図
【図４Ｇ】本実施の形態の製造方法におけるマイクロニードルシート剥離工程の説明図
【図５】本実施の形態の製造方法により製造されたマイクロニードルの断面図
【図６】本実施の形態の製造方法により製造された別の形態のマイクロニードルの断面図
【図７】比較例のマイクロニードルの断面図
【図８】本実施の形態の製造方法により製造された別の形態のマイクロニードルの断面図
【図９】従来のマイクロニードルシートの製造方法の説明図
【図１０】従来のマイクロニードルシートの製造方法の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
本発明の実施の形態にかかるマイクロニードルシートの製造方法にて用いられるスタンパ１の模式図を図１に示す。
【００２９】
図１に示すように、スタンパ１は、シート状の母材２に錐状の凹部３が形成されたものである。母材２の材質は特に限定されるものではないが、マイクロニードルシートが医薬品であるため、コンタミネーション（汚染）がされにくい材質または人体に影響がない材質が良い。例えば、金属であればＳＵＳ３１６Ｌ、ハステロイ、プラスチックであればＰＴＦＥ、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが好適に用いられる。
【００３０】
それぞれの凹部３は、母材２の表面（一方の面（図１の上面））から裏面（他方の面（図１の下面））に向かって先細りに延在している。凹部３は、円、角、楕円などの断面形状を有する円錐状または角錐状の空間として形成される。凹部３の底（先端部分）には、母材２の裏面に貫通する貫通孔４が形成されている。
【００３１】
このようなスタンパ１は、マイクロニードルの個々に対応する錐状の突起が形成された平板状の原版を、スタンパ母材２に押し付けることにより形成される。また、スタンパ１は原版に溶融させた樹脂で型取りを行う射出成形などによる方法で形成しても良い。原版の材質は特に限定されないものの、スタンパ作製時の繰り返しの耐久性が優れた金属や被切削性の高くて安価な材料でも良い。例えば、ステンレス、チタン、タングステン、ハステロイ、銅、アルミニウム、ニッケル、シリコン等が利用できる。また、突起は本体からの削り出しによる加工の他、フォトリソグラフィーを用いた方法で形成しても良い。
【００３２】
原版の突起は、高さ１μｍから５００μｍ程度の高さを有する。経皮投与したい体の部位と薬物の仕様によって突起の高さが好適に決定される。また、突起は根元断面径と長さの比率が、（１）：（１．５〜３）の範囲の比較的高いアスペクト比を有する針形状を有する。突起は、円、角、楕円などの断面形状を有する円錐状または角錐状である。スタンパ母材２では、原版の複数の突起に対応した複数の錐状の凹部３が形成され、これがスタンパ１となる。
【００３３】
スタンパ１に凹部３が形成された後、凹部３の底に貫通孔４を形成する。貫通孔４は、マイクロドリルで形成することができる。なお、螺旋刃が形成されていない針状の突起を有するマイクロドリルを用いて、貫通孔４を形成しても良い。
【００３４】
このようにマイクロドリルを用いて貫通孔４を形成するような場合に代えて、母材２の厚さを原版の突起の高さよりも小さくしておき、原版をスタンパ母材２に押し付けて凹部３とともに貫通孔４を形成しても良い。
【００３５】
次に、マイクロニードルシートの製造工程において、このようなスタンパ１が載置されるベース部材５の模式図を図２に示す。
【００３６】
図２に示すように、ベース部材５において、スタンパ１の載置面には、凹状の溝部６が形成され、この溝部に配置された多孔質部材７を通じて複数の貫通孔４に吸引力を作用させることが可能である。溝部６の底には吸引孔８が形成されており、吸引孔８は吸引管９などを通じて吸引装置１０に接続されている。また、多孔質部材７としては、後述するニードル原料のスキージによる充填工程において充填量のバラツキが生じないように、比較的硬い材料にて形成されることが好ましい。多孔質部材７としては、例えば、多孔質ポリエチレンやセラミック、金属フィルターなどが挙げられる。また、ここで使用しているベース部材５はステンレスやアルミ等の金属板が用いられるが、セラミックなどの多孔質板を用いることで溝部６を省略することも可能である。
【００３７】
次に、本実施の形態のマイクロニードルシートの製造方法について具体的に説明する。説明にあたって、マイクロニードルシートの製造方法の手順を示すフローチャートを図３に示し、それぞれの手順（工程）におけるスタンパ等の状態の模式説明図を図４Ａ〜図４Ｇに示す。
【００３８】
まず、図３のフローチャートのステップＳ１にて、図１に示す構成を有するスタンパ１を準備し、図２に示す構成を有するベース部材５上にこのスタンパ１を載置する。図４Ａに示すように、スタンパ１の裏面に形成されたそれぞれの貫通孔４が、ベース部材５の溝部６内に配置された多孔質部材７上に位置するように、スタンパ１がベース部材５上に載置される。
【００３９】
次に、吸引装置１０を作動させて、吸引管９および吸引孔８を通じて多孔質部材７に吸引力が付加される。これにより、スタンパ１のそれぞれの凹部３内対して貫通孔４を通じた吸引が開始される（ステップＳ２）。なお、このそれぞれの貫通孔４に対する吸引は、共通の多孔質部材７を通じて行われるため、それぞれの凹部３内に付加される吸引力（負圧）はほぼ均一となる。
【００４０】
次に、図４Ａに示すように、第１のニードル原料１１がスタンパ１の表面上に供給され、スタンパ１の表面に沿ってスキージ１３を移動させることにより、それぞれの凹部３内に所定量の第１のニードル原料１１が充填される（ステップＳ３）。この第１のニードル原料１１の充填工程の際に、それぞれの貫通孔４を通じて空気が排出されながら充填が行われる。したがって、気泡（空気）が溜まることなく第１のニードル原料１１を凹部３内にスムーズに充填することができる。また、複数の凹部３の貫通孔４に対して共通の多孔質部材７が配置されているため、スキージ１３によりそれぞれの凹部３内に均一に第１のニードル原料１１を充填できる。なお、本実施の形態では、スキージ１３を用いて第１のニードル原料１１を充填する場合について例示するが、ディスペンサを用いて充填を行っても良い。また、第１のニードル原料１１は、後述する第２のニードル原料と共通のベース材料に薬物を混入させて構成しても良い。ここで薬物とは例えば生理活性作用を有する純粋な化学物質のことであり、インスリン、成長ホルモン、エリスロポエチン、インターフェロン等のペプチド蛋白薬や、高分子薬、ビタミン等が挙げられ、またこれらを主成分とする物であっても良い。なお、第１および第２のニードル原料は、体内に残留せずに排出される材料を用いるのが好適である。
【００４１】
その後、図４Ｂに示すように、充填された第１のニードル原料１１の乾燥処理が行われる（ステップＳ４）。この乾燥処理は、例えばスタンパ１を所定の温湿度環境下に配置されることで、第１のニードル原料１１からの蒸発速度を制御しながら乾燥速度を制御して行われる。その結果、それぞれの凹部３内の先端部分において、第１のニードル原料１１が略錐状にて固化した状態となり、マイクロニードルの第１層１１（第１のニードル原料１１と同じ参照符号を用いる）が形成される。
【００４２】
次に、図４Ｃに示すように、第２のニードル原料１２がスタンパ１の表面上に供給され、スタンパ１の表面に沿ってスキージ１４を移動させることにより、第１層１１が形成されたそれぞれの凹部３内に第２のニードル原料１２が充填される（ステップＳ５）。この第２のニードル原料１２の充填工程の際に、スキージ１４の移動により生じる外力が第２のニードル原料１２を介して凹部３内の第１層１１に付加される。しかしながら、凹部３内では第１層１１に対して貫通孔４を通じて吸引力が付加されているため、このような外力に抗して第１層１１が凹部３の先端部分に固定された状態となる。よって、スキージ１４を用いた第２のニードル原料１２の充填工程の際に、先に充填された第１層１１が凹部３内から離脱することが防止される。
【００４３】
その後、図４Ｄに示すように、充填された第２のニードル原料１２の乾燥処理が行われる（ステップＳ６）。それぞれの凹部３内において、第２のニードル原料１２から溶媒が蒸発されて固化し、第１層１１と接合された第２層１２（第２のニードル原料１２と同じ参照符号を用いる）が形成される。特に、第１のニードル原料１１と第２のニードル原料１２には共通のポリマー材料として相溶性の材料を用いることで、第１層１１と第２層１２との結合性を高めることができ、多層構造のマイクロニードルの一体性を高めることができる。
【００４４】
次に、図４Ｅに示すように、それぞれの凹部３内に第２層１２が形成された状態のスタンパ１の表面に、スキージ１５を用いて接着材料１６を配置する（ステップＳ７）。この接着材料１６の配置工程においても例えばスキージ１５が用いられるが、凹部３内には貫通孔４を通じて吸引力が継続して付加された状態にあるため、第１層１１および第２層１２が凹部３内から離脱することが防止される。
【００４５】
その後、図４Ｆに示すように、接着材料１６上に固定基盤１７が貼り付けられ（ステップＳ８）、接着材料１６の乾燥処理が行われる。その後、吸引装置１０による吸引を停止し（ステップＳ９）、固定基盤１７および接着材料１６をスタンパ１の表面から剥離する。これにより、接着材料１６を介して固定基盤１７上に固定された複数のマイクロニードル２１を備えるマイクロニードルシート２０を得ることができる（図４Ｇ、ステップＳ１０）。それぞれのマイクロニードル２１は、第１層１１と第２層１２とからなる２層構造を有する一体的な錐状のニードルとして形成される。
【００４６】
ここで、このように製造されるマイクロニードルシート２０が有するマイクロニードル２１の構造について、図５から図８の模式図を用いて説明する。
【００４７】
本実施の形態の製造方法では、第１のニードル原料１１の充填が行われる際に、凹部３内に対して貫通孔４を通じた吸引が行われる。そのため、凹部３内に充填された第１のニードル原料１１は、微小な吸引力により吸着固定される。したがって、図５に示すようにマイクロニードル２１の先端に平坦面２１ａが形成される、あるいは図６に示すように先端に僅かに突出した凸部２１ｂが形成された状態とすることができる。
【００４８】
一方、吸引力を付加しない状態で、第１のニードル原料１１の充填を行った場合には、図７に示すマイクロニードル８１のように先端に凹部８１ａが形成された状態となる傾向が高い。これは、凹部３に貫通孔４が形成されてはいるものの、吸引力が付加されていないため、第１のニードル原料１１はスタンパ母材２との界面張力により支配されるものと推定される。
【００４９】
皮膚を貫通させるためには、マイクロニードル２１の先端径を２０μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは１０μｍ程度とすることが良い。さらに、マイクロニードル２１の先端は尖鋭化されていることが好ましい。第１のニードル原料１１の充填時および乾燥時に貫通孔４を通じて吸引を行うことで、マイクロニードル２１が離脱することを抑制できるとともに、マイクロニードル２１の先端を尖鋭化することができる。なお、それぞれの貫通孔４の径は、要求されるマイクロニードル２１の先端径に合わせて設定され、例えば、１μｍ〜２０μｍの範囲で設定される。
【００５０】
また、図５および図６に示す形態では、マイクロニードル２１における第１層１１と第２層１２の間の層界面はほぼ平坦面とされている。このように界面を平坦面とする場合には、個々の凹部３に対する第１のニードル原料１１の充填量を充填後の第１層１１の形状に基づく体積で管理することが容易となる。一方、図８に示すマイクロニードル２１では、この層界面が平面状ではなく、曲面状となる。このように層界面が曲面状となるような場合は、第１層１１と第２層１２との接触面積を増加させることができ、結合強度を高めることができる。なお、このような層界面の形態は、貫通孔４を通じた吸引力や第１のニードル原料１１の乾燥時間（例えば、温湿度環境条件）などにより所望の形状に制御できる。
【００５１】
本実施の形態のマイクロニードルシートの製造方法によれば、第１のニードル原料１１が充填されたスタンパ１の凹部３に対して貫通孔４を通じて吸引しながら、スキージ１４を用いてスタンパ１の表面からそれぞれの凹部３内に第２のニードル原料１２を充填する。この第２のニードル原料１２の充填の際に、先に充填された第１のニードル原料１１（第１層１１）が貫通孔４を通じた吸引により凹部３内の先端部分に固定された状態とされるため、スキージ１４を用いて第２のニードル原料１２を充填する際に、第１層１１が凹部３外へ離脱することを防止できるとともに、所定のニードル高さを得ることができる。よって、それぞれのマイクロニードル２１間において、先端部分に含まれる薬物量を均一に保つことができる。
【００５２】
また、スキージ１５を用いて接着材料１６をスタンパ１の表面に配置する際においても、それぞれの貫通孔４を通じて凹部３内に吸引力が付加されているため、凹部３内から第１層１１および第２層１２が離脱することを防止できる。
【００５３】
さらに、凹部３内に第１のニードル原料１１を充填する際に、貫通孔４を通じて凹部３内が吸引されているため、錐状の凹部３の先端部分にまで第１のニードル原料１１を充填することができる。したがって、先端が凹状となることを防止でき、尖鋭化されたマイクロニードル２１を形成することができる。さらに、第１のニードル原料１１の乾燥処理を行う際に貫通孔４を通じて凹部３内を吸引することで、マイクロニードル２１を尖鋭化できる。
【００５４】
また、凹部３内に充填されたニードル原料１１、１２の乾燥処理や接着材料１６の乾燥処理の際に、ニードル原料１１、１２や接着材料１６の体積収縮が生じるような場合がある。しかしながら、凹部３内には貫通孔４を通じて吸引力が付加されているため、ニードル原料１１、１２や接着材料１６に生じる乾燥応力に抗してニードル原料が凹部３内に固定された状態とされる。したがって、このような乾燥処理の際に、凹部３内からニードル原料が離脱することを防止できる。
【００５５】
それぞれの貫通孔４を通じて凹部３内に付加される吸引力は、貫通孔４から第１のニードル原料１１が抜けない程度に設定することが好ましい。使用する第１のニードル原料１１の物性や貫通孔４の径などにより異なるが、大気圧を０ｋＰａとして、−１ｋＰａ〜−１０ｋＰａの範囲で吸引圧力を設定することが好ましい。
【００５６】
また、それぞれの貫通孔４から第１のニードル原料１１が僅かに抜けて多孔質部材７に付着することを考慮し、多孔質部材を２層構造として原料が付着した上層のみを交換するようにしても良い。
【００５７】
また、複数の貫通孔４のグループに対して共通の多孔質部材７を設けても良く、あるいは複数のグループに対して共通の多孔質部材を設けるようにしても良い。
【００５８】
上述の説明では、第１のニードル原料１１の充填工程（ステップＳ３）から固定基盤１７の配置工程（ステップＳ８）まで、それぞれの貫通孔４を通じた凹部３内への吸引が継続して行われる場合を例としたが、本発明はこのような場合のみに限定されない。第１のニードル原料１１の乾燥工程（ステップＳ４）、第２のニードル原料１２の充填工程（ステップＳ５）、第２のニードル原料１２の乾燥工程（ステップＳ６）、接着材料１６の配置工程（ステップＳ７）、接着材料１６の乾燥工程のいずれかの工程において、少なくとも貫通孔４を通じた吸引が行われていれば、第１層１１あるいは第２層１２が凹部３内から離脱することを防止できる。
【００５９】
また、上述の説明では、吸引によるマイクロニードルの離脱を防止しているが、スタンパ母材２の表面から裏面に対して負の圧力差が生じていれば離脱が防止できるので必ずしも吸引する場合に限定されない。
【００６０】
また、マイクロニードル２１が２層構造を有する場合を例として便宜上説明したが、１層以上の層構造のマイクロニードルにおいても適用できる。さらに、スキージ以外の充填方法例えば、特定の凹部吐出させて充填させるインクジェット法や、所定の位置に塗布させるディスペンスによる充填方法なども利用できる。
【００６１】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、薬物を表皮に注入するマイクロニードルシートだけでなく、基材上に微小突起を形成する方法に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ スタンパ
２ 母材
３ 凹部
４ 貫通孔
５ ベース部材
６ 溝部
７ 多孔質部材
８ 吸引孔
９ 吸引管
１０ 吸引装置
１１ 第１のニードル原料、第１層
１２ 第２のニードル原料、第２層
１３〜１５ スキージ
１６ 接着材料
１７ 固定基盤
２０ マイクロニードルシート
２１ マイクロニードル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚の表皮に薬物を注入するマイクロニードルシートおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロニードルシートは、微小な針（マイクロニードル）をシート基体上に所定の密度で配置したものである。マイクロニードルは、一般に根元から先端までの長さがおよそ１μｍから６００μｍ、根元の径がおよそ０．３μｍから４００μｍのおおよそ円錐形状に形成されており、その根元の径と長さとの比率が、（１）：（１．５〜３）と高いアスペクト比を有する。マイクロニードルシートは、人体の主として皮膚部分に当てて、マイクロニードルを皮膚の表皮部分に挿入し、薬物を注入するために用いられる。
【０００３】
マイクロニードルの長さは、上述のように数百μｍ程度であり、ほとんど痒痛を伴わないで使用できる。また、マイクロニードルシートを皮膚から離す際に、マイクロニードルが皮膚内に残留しても人体に支障が生じないように、マイクロニードル部分は自己溶解性物質で形成される。
【０００４】
このようなマイクロニードルを用いて人体に注入される薬物の中には高価な薬物も含まれる。そのため、マイクロニードルの先端部分にのみ薬物を含ませて、先端部分以外には薬物を含まないように、マイクロニードルを多層構造に形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような多層構造のマイクロニードルを備えた従来のマイクロニードルシートの製造方法について、図９を参照して説明する。
【０００６】
まず、複数の錐状の凹部９１が形成されたスタンパ９０を準備する。スタンパ９０は、マイクロニードルの個々に対応する突起が形成された平板状の原版を、スタンパ母材に押し付けることにより形成される。スタンパ母材では、原版の複数の突起に対応した複数の錐状の凹部が形成され、これがスタンパ９０となる。原版のそれぞれの突起は、微細機械加工、真空処理、またはフォトリソグラフィー等の方法で形成される。突起は、円、角、楕円などの断面形状を有する円錐状または角錐状である。
【０００７】
スタンパ９０のそれぞれの凹部９１内に薬物を含有する第１のニードル原料９２が充填される。第１のニードル原料９２は、それぞれの凹部９１内の先端部分に例えばディスペンサを用いて定量充填され、その後乾燥される。
【０００８】
次に、第１のニードル原料９２が充填されたそれぞれの凹部９１内に、薬物を含有しない第２のニードル原料９３を充填する。第２のニードル原料９３は、例えばスキージ９４を用いて第１のニードル原料９２上に充填され、その後乾燥される。
【０００９】
その後、スタンパ９０上に固定基盤を貼り付けて、それぞれの凹部９１内に充填されたニードル原料を固定基盤に固定する。スタンパ９０から固定基盤を剥離することにより、第１のニードル原料９２からなる薬物を含有する第１層と、第２のニードル原料９３からなる第２層とを備える２層構造のマイクロニードルシートが完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−９４４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このような従来の多層構造のマイクロニードルを備えたマイクロニードルシートの製造方法では、次のような課題がある。凹部内に充填されたニードル原料は、乾燥工程、次層の充填工程および乾燥工程を含む一連の工程過程において、乾燥応力、スキージ等による充填時の剪断力により先に充填された第１のニードル原料が凹部内より離脱する場合がある（例えば、充填時の剪断力による離脱の例を図１０に示す。）。凹部内に充填されたニードル原料を乾燥する乾燥工程において、ニードル原料の体積収縮が生じるような場合にあっては、乾燥応力により凹部内にニードル原料が固定されず、外力（スキージ等による剪断力等）が付加されることで、ニードル原料が凹部内より離脱する場合がある。さらに、先に充填された第１のニードル原料が凹部内にて固定されていない状態にて、第２のニードル原料の充填が行われると、所定のニードル高さが得られない場合がある。つまり、何れの場合においても所定の薬物量が変動するという課題がある。また、このような課題は多層構造のマイクロニードルに限られず、単層構造のマイクロニードルにおいても同様の課題がある。
【００１２】
従って、本発明の目的は、上記課題を解決することにあって、マイクロニードルの先端部分に含まれる薬物量の変動を抑制するマイクロニードルシートの製造方法およびマイクロニードルシートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１４】
本発明の第１態様によれば、マイクロニードルシートの製造方法であって、シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、スタンパの表面からそれぞれの凹部内にニードル原料を充填する充填工程と、凹部内に充填されたニードル原料を乾燥するニードル原料乾燥工程とを含み、少なくともニードル原料乾燥工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００１５】
本発明の第２態様によれば、マイクロニードルシートの製造方法であって、シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、スタンパの表面からそれぞれの凹部内にニードル原料を充填する充填工程と、スタンパの表面に接着材料を配置する接着材料配置工程と、接着材料に固定基盤を貼り付けて、接着材料を介してそれぞれの凹部内のニードル材料を固定基盤に固定する固定基盤配置工程とを含み、少なくとも接着材料配置工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００１６】
本発明の第３態様によれば、固定基盤配置工程の後、接着材料を乾燥する接着材料乾燥工程をさらに含み、接着材料乾燥工程の実施中に吸引工程を実施する、第２態様に記載のマイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００１７】
本発明の第４態様によれば、充填工程の実施中に吸引工程を実施する、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載のマイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００１８】
本発明の第５態様によれば、マイクロニードルシートの製造方法であって、シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、スタンパの表面からそれぞれの凹部内に第１のニードル原料を充填する第１充填工程と、第１のニードル原料が充填されたそれぞれの凹部内に第２のニードル原料を充填する第２充填工程とを含み、少なくとも第２充填工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００１９】
本発明の第６態様によれば、マイクロニードルシートの製造方法であって、シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、スタンパの表面からそれぞれの凹部内に第１のニードル原料を充填する第１充填工程と、第１のニードル原料が充填されたそれぞれの凹部内に第２のニードル原料を充填する第２充填工程と、スタンパの表面に接着材料を配置する接着材料配置工程と、接着材料に固定基盤を貼り付けて、接着材料を介してそれぞれの凹部内のニードル材料を固定基盤に固定する固定基盤配置工程とを含み、少なくとも接着材料配置工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００２０】
本発明の第７態様によれば、マイクロニードルシートの製造方法であって、シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、スタンパの表面からそれぞれの凹部内に第１のニードル原料を充填する第１充填工程と、凹部内に充填された第１のニードル原料を乾燥する第１原料乾燥工程と、第１のニードル原料が充填されたそれぞれの凹部内に第２のニードル原料を充填する第２充填工程と、凹部内に充填された第２のニードル原料を乾燥する第２原料乾燥工程と、を含み、少なくとも第１原料乾燥工程または第２原料乾燥工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００２１】
本発明の第８態様によれば、固定基盤配置工程の後、接着材料を乾燥する接着材料乾燥工程をさらに含み、接着材料乾燥工程の実施中に吸引工程を実施する、第６態様に記載のマイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００２２】
本発明の第９態様によれば、第１充填工程の実施中に吸引工程を実施する、第５態様から第８態様のいずれか１つに記載のマイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００２３】
本発明の第１０態様によれば、吸引工程において、スタンパの裏面に配置された多孔質部材を吸引することで、それぞれの貫通孔を通じた凹部の吸引が多孔質部材を介して行われる、第１態様から第９態様のいずれか１つに記載のマイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００２４】
本発明の第１１態様によれば、シート状の固定部材と、固定部材の表面に固定された複数の錐状のニードルとを備えるマイクロニードルシートにおいて、ニードルは、その錐状の先端に配置された第１のニードル層と、錐状の一部を形成しかつ第１のニードル層に固定された第２のニードル層とを備え、第１のニードル層の先端径が１〜２０μｍの範囲内で形成され、第１のニードル層の先端が平坦状または凸状に形成されている、マイクロニードルシートを提供する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、スタンパ母材の表面に形成された凹部内へ充填されたニードル原料に対して、乾燥応力や剪断力などの力が付加される工程が実施されるタイミングにおいて、母材裏面の貫通孔から吸引する吸引工程を実施する。したがって、貫通孔を通じた吸引によりニードル原料が凹部内に固定されるため、乾燥応力や剪断力などの力に抗して、ニードル原料が凹部内から離脱することを防止できる。よって、所定数のマイクロニードルが確保され、薬物量の変動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態にかかるマイクロニードルシートの製造方法で使用されるスタンパの断面図
【図２】本実施の形態の製造方法で使用されるベース部材の断面図
【図３】本実施の形態の製造方法の手順を示すフローチャート
【図４Ａ】本実施の形態の製造方法における第１のニードル原料充填工程の説明図
【図４Ｂ】本実施の形態の製造方法における第１のニードル原料乾燥工程の説明図
【図４Ｃ】本実施の形態の製造方法における第２のニードル原料充填工程の説明図
【図４Ｄ】本実施の形態の製造方法における第２のニードル原料乾燥工程の説明図
【図４Ｅ】本実施の形態の製造方法における接着材料配置工程の説明図
【図４Ｆ】本実施の形態の製造方法における固定基盤配置工程の説明図
【図４Ｇ】本実施の形態の製造方法におけるマイクロニードルシート剥離工程の説明図
【図５】本実施の形態の製造方法により製造されたマイクロニードルの断面図
【図６】本実施の形態の製造方法により製造された別の形態のマイクロニードルの断面図
【図７】比較例のマイクロニードルの断面図
【図８】本実施の形態の製造方法により製造された別の形態のマイクロニードルの断面図
【図９】従来のマイクロニードルシートの製造方法の説明図
【図１０】従来のマイクロニードルシートの製造方法の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
本発明の実施の形態にかかるマイクロニードルシートの製造方法にて用いられるスタンパ１の模式図を図１に示す。
【００２９】
図１に示すように、スタンパ１は、シート状の母材２に錐状の凹部３が形成されたものである。母材２の材質は特に限定されるものではないが、マイクロニードルシートが医薬品であるため、コンタミネーション（汚染）がされにくい材質または人体に影響がない材質が良い。例えば、金属であればＳＵＳ３１６Ｌ、ハステロイ、プラスチックであればＰＴＦＥ、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが好適に用いられる。
【００３０】
それぞれの凹部３は、母材２の表面（一方の面（図１の上面））から裏面（他方の面（図１の下面））に向かって先細りに延在している。凹部３は、円、角、楕円などの断面形状を有する円錐状または角錐状の空間として形成される。凹部３の底（先端部分）には、母材２の裏面に貫通する貫通孔４が形成されている。
【００３１】
このようなスタンパ１は、マイクロニードルの個々に対応する錐状の突起が形成された平板状の原版を、スタンパ母材２に押し付けることにより形成される。また、スタンパ１は原版に溶融させた樹脂で型取りを行う射出成形などによる方法で形成しても良い。原版の材質は特に限定されないものの、スタンパ作製時の繰り返しの耐久性が優れた金属や被切削性の高くて安価な材料でも良い。例えば、ステンレス、チタン、タングステン、ハステロイ、銅、アルミニウム、ニッケル、シリコン等が利用できる。また、突起は本体からの削り出しによる加工の他、フォトリソグラフィーを用いた方法で形成しても良い。
【００３２】
原版の突起は、高さ１μｍから５００μｍ程度の高さを有する。経皮投与したい体の部位と薬物の仕様によって突起の高さが好適に決定される。また、突起は根元断面径と長さの比率が、（１）：（１．５〜３）の範囲の比較的高いアスペクト比を有する針形状を有する。突起は、円、角、楕円などの断面形状を有する円錐状または角錐状である。スタンパ母材２では、原版の複数の突起に対応した複数の錐状の凹部３が形成され、これがスタンパ１となる。
【００３３】
スタンパ１に凹部３が形成された後、凹部３の底に貫通孔４を形成する。貫通孔４は、マイクロドリルで形成することができる。なお、螺旋刃が形成されていない針状の突起を有するマイクロドリルを用いて、貫通孔４を形成しても良い。
【００３４】
このようにマイクロドリルを用いて貫通孔４を形成するような場合に代えて、母材２の厚さを原版の突起の高さよりも小さくしておき、原版をスタンパ母材２に押し付けて凹部３とともに貫通孔４を形成しても良い。
【００３５】
次に、マイクロニードルシートの製造工程において、このようなスタンパ１が載置されるベース部材５の模式図を図２に示す。
【００３６】
図２に示すように、ベース部材５において、スタンパ１の載置面には、凹状の溝部６が形成され、この溝部に配置された多孔質部材７を通じて複数の貫通孔４に吸引力を作用させることが可能である。溝部６の底には吸引孔８が形成されており、吸引孔８は吸引管９などを通じて吸引装置１０に接続されている。また、多孔質部材７としては、後述するニードル原料のスキージによる充填工程において充填量のバラツキが生じないように、比較的硬い材料にて形成されることが好ましい。多孔質部材７としては、例えば、多孔質ポリエチレンやセラミック、金属フィルターなどが挙げられる。また、ここで使用しているベース部材５はステンレスやアルミ等の金属板が用いられるが、セラミックなどの多孔質板を用いることで溝部６を省略することも可能である。
【００３７】
次に、本実施の形態のマイクロニードルシートの製造方法について具体的に説明する。説明にあたって、マイクロニードルシートの製造方法の手順を示すフローチャートを図３に示し、それぞれの手順（工程）におけるスタンパ等の状態の模式説明図を図４Ａ〜図４Ｇに示す。
【００３８】
まず、図３のフローチャートのステップＳ１にて、図１に示す構成を有するスタンパ１を準備し、図２に示す構成を有するベース部材５上にこのスタンパ１を載置する。図４Ａに示すように、スタンパ１の裏面に形成されたそれぞれの貫通孔４が、ベース部材５の溝部６内に配置された多孔質部材７上に位置するように、スタンパ１がベース部材５上に載置される。
【００３９】
次に、吸引装置１０を作動させて、吸引管９および吸引孔８を通じて多孔質部材７に吸引力が付加される。これにより、スタンパ１のそれぞれの凹部３内対して貫通孔４を通じた吸引が開始される（ステップＳ２）。なお、このそれぞれの貫通孔４に対する吸引は、共通の多孔質部材７を通じて行われるため、それぞれの凹部３内に付加される吸引力（負圧）はほぼ均一となる。
【００４０】
次に、図４Ａに示すように、第１のニードル原料１１がスタンパ１の表面上に供給され、スタンパ１の表面に沿ってスキージ１３を移動させることにより、それぞれの凹部３内に所定量の第１のニードル原料１１が充填される（ステップＳ３）。この第１のニードル原料１１の充填工程の際に、それぞれの貫通孔４を通じて空気が排出されながら充填が行われる。したがって、気泡（空気）が溜まることなく第１のニードル原料１１を凹部３内にスムーズに充填することができる。また、複数の凹部３の貫通孔４に対して共通の多孔質部材７が配置されているため、スキージ１３によりそれぞれの凹部３内に均一に第１のニードル原料１１を充填できる。なお、本実施の形態では、スキージ１３を用いて第１のニードル原料１１を充填する場合について例示するが、ディスペンサを用いて充填を行っても良い。また、第１のニードル原料１１は、後述する第２のニードル原料と共通のベース材料に薬物を混入させて構成しても良い。ここで薬物とは例えば生理活性作用を有する純粋な化学物質のことであり、インスリン、成長ホルモン、エリスロポエチン、インターフェロン等のペプチド蛋白薬や、高分子薬、ビタミン等が挙げられ、またこれらを主成分とする物であっても良い。なお、第１および第２のニードル原料は、体内に残留せずに排出される材料を用いるのが好適である。
【００４１】
その後、図４Ｂに示すように、充填された第１のニードル原料１１の乾燥処理が行われる（ステップＳ４）。この乾燥処理は、例えばスタンパ１を所定の温湿度環境下に配置されることで、第１のニードル原料１１からの蒸発速度を制御しながら乾燥速度を制御して行われる。その結果、それぞれの凹部３内の先端部分において、第１のニードル原料１１が略錐状にて固化した状態となり、マイクロニードルの第１層１１（第１のニードル原料１１と同じ参照符号を用いる）が形成される。
【００４２】
次に、図４Ｃに示すように、第２のニードル原料１２がスタンパ１の表面上に供給され、スタンパ１の表面に沿ってスキージ１４を移動させることにより、第１層１１が形成されたそれぞれの凹部３内に第２のニードル原料１２が充填される（ステップＳ５）。この第２のニードル原料１２の充填工程の際に、スキージ１４の移動により生じる外力が第２のニードル原料１２を介して凹部３内の第１層１１に付加される。しかしながら、凹部３内では第１層１１に対して貫通孔４を通じて吸引力が付加されているため、このような外力に抗して第１層１１が凹部３の先端部分に固定された状態となる。よって、スキージ１４を用いた第２のニードル原料１２の充填工程の際に、先に充填された第１層１１が凹部３内から離脱することが防止される。
【００４３】
その後、図４Ｄに示すように、充填された第２のニードル原料１２の乾燥処理が行われる（ステップＳ６）。それぞれの凹部３内において、第２のニードル原料１２から溶媒が蒸発されて固化し、第１層１１と接合された第２層１２（第２のニードル原料１２と同じ参照符号を用いる）が形成される。特に、第１のニードル原料１１と第２のニードル原料１２には共通のポリマー材料として相溶性の材料を用いることで、第１層１１と第２層１２との結合性を高めることができ、多層構造のマイクロニードルの一体性を高めることができる。
【００４４】
次に、図４Ｅに示すように、それぞれの凹部３内に第２層１２が形成された状態のスタンパ１の表面に、スキージ１５を用いて接着材料１６を配置する（ステップＳ７）。この接着材料１６の配置工程においても例えばスキージ１５が用いられるが、凹部３内には貫通孔４を通じて吸引力が継続して付加された状態にあるため、第１層１１および第２層１２が凹部３内から離脱することが防止される。
【００４５】
その後、図４Ｆに示すように、接着材料１６上に固定基盤１７が貼り付けられ（ステップＳ８）、接着材料１６の乾燥処理が行われる。その後、吸引装置１０による吸引を停止し（ステップＳ９）、固定基盤１７および接着材料１６をスタンパ１の表面から剥離する。これにより、接着材料１６を介して固定基盤１７上に固定された複数のマイクロニードル２１を備えるマイクロニードルシート２０を得ることができる（図４Ｇ、ステップＳ１０）。それぞれのマイクロニードル２１は、第１層１１と第２層１２とからなる２層構造を有する一体的な錐状のニードルとして形成される。
【００４６】
ここで、このように製造されるマイクロニードルシート２０が有するマイクロニードル２１の構造について、図５から図８の模式図を用いて説明する。
【００４７】
本実施の形態の製造方法では、第１のニードル原料１１の充填が行われる際に、凹部３内に対して貫通孔４を通じた吸引が行われる。そのため、凹部３内に充填された第１のニードル原料１１は、微小な吸引力により吸着固定される。したがって、図５に示すようにマイクロニードル２１の先端に平坦面２１ａが形成される、あるいは図６に示すように先端に僅かに突出した凸部２１ｂが形成された状態とすることができる。
【００４８】
一方、吸引力を付加しない状態で、第１のニードル原料１１の充填を行った場合には、図７に示すマイクロニードル８１のように先端に凹部８１ａが形成された状態となる傾向が高い。これは、凹部３に貫通孔４が形成されてはいるものの、吸引力が付加されていないため、第１のニードル原料１１はスタンパ母材２との界面張力により支配されるものと推定される。
【００４９】
皮膚を貫通させるためには、マイクロニードル２１の先端径を２０μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは１０μｍ程度とすることが良い。さらに、マイクロニードル２１の先端は尖鋭化されていることが好ましい。第１のニードル原料１１の充填時および乾燥時に貫通孔４を通じて吸引を行うことで、マイクロニードル２１が離脱することを抑制できるとともに、マイクロニードル２１の先端を尖鋭化することができる。なお、それぞれの貫通孔４の径は、要求されるマイクロニードル２１の先端径に合わせて設定され、例えば、１μｍ〜２０μｍの範囲で設定される。
【００５０】
また、図５および図６に示す形態では、マイクロニードル２１における第１層１１と第２層１２の間の層界面はほぼ平坦面とされている。このように界面を平坦面とする場合には、個々の凹部３に対する第１のニードル原料１１の充填量を充填後の第１層１１の形状に基づく体積で管理することが容易となる。一方、図８に示すマイクロニードル２１では、この層界面が平面状ではなく、曲面状となる。このように層界面が曲面状となるような場合は、第１層１１と第２層１２との接触面積を増加させることができ、結合強度を高めることができる。なお、このような層界面の形態は、貫通孔４を通じた吸引力や第１のニードル原料１１の乾燥時間（例えば、温湿度環境条件）などにより所望の形状に制御できる。
【００５１】
本実施の形態のマイクロニードルシートの製造方法によれば、第１のニードル原料１１が充填されたスタンパ１の凹部３に対して貫通孔４を通じて吸引しながら、スキージ１４を用いてスタンパ１の表面からそれぞれの凹部３内に第２のニードル原料１２を充填する。この第２のニードル原料１２の充填の際に、先に充填された第１のニードル原料１１（第１層１１）が貫通孔４を通じた吸引により凹部３内の先端部分に固定された状態とされるため、スキージ１４を用いて第２のニードル原料１２を充填する際に、第１層１１が凹部３外へ離脱することを防止できるとともに、所定のニードル高さを得ることができる。よって、それぞれのマイクロニードル２１間において、先端部分に含まれる薬物量を均一に保つことができる。
【００５２】
また、スキージ１５を用いて接着材料１６をスタンパ１の表面に配置する際においても、それぞれの貫通孔４を通じて凹部３内に吸引力が付加されているため、凹部３内から第１層１１および第２層１２が離脱することを防止できる。
【００５３】
さらに、凹部３内に第１のニードル原料１１を充填する際に、貫通孔４を通じて凹部３内が吸引されているため、錐状の凹部３の先端部分にまで第１のニードル原料１１を充填することができる。したがって、先端が凹状となることを防止でき、尖鋭化されたマイクロニードル２１を形成することができる。さらに、第１のニードル原料１１の乾燥処理を行う際に貫通孔４を通じて凹部３内を吸引することで、マイクロニードル２１を尖鋭化できる。
【００５４】
また、凹部３内に充填されたニードル原料１１、１２の乾燥処理や接着材料１６の乾燥処理の際に、ニードル原料１１、１２や接着材料１６の体積収縮が生じるような場合がある。しかしながら、凹部３内には貫通孔４を通じて吸引力が付加されているため、ニードル原料１１、１２や接着材料１６に生じる乾燥応力に抗してニードル原料が凹部３内に固定された状態とされる。したがって、このような乾燥処理の際に、凹部３内からニードル原料が離脱することを防止できる。
【００５５】
それぞれの貫通孔４を通じて凹部３内に付加される吸引力は、貫通孔４から第１のニードル原料１１が抜けない程度に設定することが好ましい。使用する第１のニードル原料１１の物性や貫通孔４の径などにより異なるが、大気圧を０ｋＰａとして、−１ｋＰａ〜−１０ｋＰａの範囲で吸引圧力を設定することが好ましい。
【００５６】
また、それぞれの貫通孔４から第１のニードル原料１１が僅かに抜けて多孔質部材７に付着することを考慮し、多孔質部材を２層構造として原料が付着した上層のみを交換するようにしても良い。
【００５７】
また、複数の貫通孔４のグループに対して共通の多孔質部材７を設けても良く、あるいは複数のグループに対して共通の多孔質部材を設けるようにしても良い。
【００５８】
上述の説明では、第１のニードル原料１１の充填工程（ステップＳ３）から固定基盤１７の配置工程（ステップＳ８）まで、それぞれの貫通孔４を通じた凹部３内への吸引が継続して行われる場合を例としたが、本発明はこのような場合のみに限定されない。第１のニードル原料１１の乾燥工程（ステップＳ４）、第２のニードル原料１２の充填工程（ステップＳ５）、第２のニードル原料１２の乾燥工程（ステップＳ６）、接着材料１６の配置工程（ステップＳ７）、接着材料１６の乾燥工程のいずれかの工程において、少なくとも貫通孔４を通じた吸引が行われていれば、第１層１１あるいは第２層１２が凹部３内から離脱することを防止できる。
【００５９】
また、上述の説明では、吸引によるマイクロニードルの離脱を防止しているが、スタンパ母材２の表面から裏面に対して負の圧力差が生じていれば離脱が防止できるので必ずしも吸引する場合に限定されない。
【００６０】
また、マイクロニードル２１が２層構造を有する場合を例として便宜上説明したが、１層以上の層構造のマイクロニードルにおいても適用できる。さらに、スキージ以外の充填方法例えば、特定の凹部吐出させて充填させるインクジェット法や、所定の位置に塗布させるディスペンスによる充填方法なども利用できる。
【００６１】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、薬物を表皮に注入するマイクロニードルシートだけでなく、基材上に微小突起を形成する方法に広く利用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ スタンパ
２ 母材
３ 凹部
４ 貫通孔
５ ベース部材
６ 溝部
７ 多孔質部材
８ 吸引孔
９ 吸引管
１０ 吸引装置
１１ 第１のニードル原料、第１層
１２ 第２のニードル原料、第２層
１３〜１５ スキージ
１６ 接着材料
１７ 固定基盤
２０ マイクロニードルシート
２１ マイクロニードル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロニードルシートの製造方法であって、
シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、
母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、
スタンパの表面からそれぞれの凹部内にニードル原料を充填する充填工程と、
凹部内に充填されたニードル原料を乾燥するニードル原料乾燥工程とを含み、
少なくともニードル原料乾燥工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法。
【請求項２】
マイクロニードルシートの製造方法であって、
シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、
母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、
スタンパの表面からそれぞれの凹部内にニードル原料を充填する充填工程と、
スタンパの表面に接着材料を配置する接着材料配置工程と、
接着材料に固定基盤を貼り付けて、接着材料を介してそれぞれの凹部内のニードル材料を固定基盤に固定する固定基盤配置工程とを含み、
少なくとも接着材料配置工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法。
【請求項３】
固定基盤配置工程の後、接着材料を乾燥する接着材料乾燥工程をさらに含み、
接着材料乾燥工程の実施中に吸引工程を実施する、請求項２に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項４】
充填工程の実施中に吸引工程を実施する、請求項１から３のいずれか１つに記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項５】
マイクロニードルシートの製造方法であって、
シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、
母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、
スタンパの表面からそれぞれの凹部内に第１のニードル原料を充填する第１充填工程と、
第１のニードル原料が充填されたそれぞれの凹部内に第２のニードル原料を充填する第２充填工程とを含み、
少なくとも第２充填工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法。
【請求項６】
マイクロニードルシートの製造方法であって、
シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、
母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、
スタンパの表面からそれぞれの凹部内に第１のニードル原料を充填する第１充填工程と、
第１のニードル原料が充填されたそれぞれの凹部内に第２のニードル原料を充填する第２充填工程と、
スタンパの表面に接着材料を配置する接着材料配置工程と、
接着材料に固定基盤を貼り付けて、接着材料を介してそれぞれの凹部内のニードル材料を固定基盤に固定する固定基盤配置工程とを含み、
少なくとも接着材料配置工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法。
【請求項７】
マイクロニードルシートの製造方法であって、
シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、
母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、
スタンパの表面からそれぞれの凹部内に第１のニードル原料を充填する第１充填工程と、
凹部内に充填された第１のニードル原料を乾燥する第１原料乾燥工程と、
第１のニードル原料が充填されたそれぞれの凹部内に第２のニードル原料を充填する第２充填工程と、
凹部内に充填された第２のニードル原料を乾燥する第２原料乾燥工程と、を含み、
少なくとも第１原料乾燥工程または第２原料乾燥工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法。
【請求項８】
固定基盤配置工程の後、接着材料を乾燥する接着材料乾燥工程をさらに含み、
接着材料乾燥工程の実施中に吸引工程を実施する、請求項６に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項９】
第１充填工程の実施中に吸引工程を実施する、請求項５から８のいずれか１つに記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１０】
吸引工程において、スタンパの裏面に配置された多孔質部材を吸引することで、それぞれの貫通孔を通じた凹部の吸引が多孔質部材を介して行われる、請求項１から９のいずれか１つに記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１１】
シート状の固定部材と、固定部材の表面に固定された複数の錐状のニードルとを備えるマイクロニードルシートにおいて、
ニードルは、その錐状の先端に配置された第１のニードル層と、錐状の一部を形成しかつ第１のニードル層に固定された第２のニードル層とを備え、
第１のニードル層の先端径が１〜２０μｍの範囲内で形成され、第１のニードル層の先端が平坦状または凸状に形成されている、マイクロニードルシート。
【請求項１】
マイクロニードルシートの製造方法であって、
シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、
母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、
スタンパの表面からそれぞれの凹部内にニードル原料を充填する充填工程と、
凹部内に充填されたニードル原料を乾燥するニードル原料乾燥工程とを含み、
少なくともニードル原料乾燥工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法。
【請求項２】
マイクロニードルシートの製造方法であって、
シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、
母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、
スタンパの表面からそれぞれの凹部内にニードル原料を充填する充填工程と、
スタンパの表面に接着材料を配置する接着材料配置工程と、
接着材料に固定基盤を貼り付けて、接着材料を介してそれぞれの凹部内のニードル材料を固定基盤に固定する固定基盤配置工程とを含み、
少なくとも接着材料配置工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法。
【請求項３】
固定基盤配置工程の後、接着材料を乾燥する接着材料乾燥工程をさらに含み、
接着材料乾燥工程の実施中に吸引工程を実施する、請求項２に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項４】
充填工程の実施中に吸引工程を実施する、請求項１から３のいずれか１つに記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項５】
マイクロニードルシートの製造方法であって、
シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、
母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、
スタンパの表面からそれぞれの凹部内に第１のニードル原料を充填する第１充填工程と、
第１のニードル原料が充填されたそれぞれの凹部内に第２のニードル原料を充填する第２充填工程とを含み、
少なくとも第２充填工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法。
【請求項６】
マイクロニードルシートの製造方法であって、
シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、
母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、
スタンパの表面からそれぞれの凹部内に第１のニードル原料を充填する第１充填工程と、
第１のニードル原料が充填されたそれぞれの凹部内に第２のニードル原料を充填する第２充填工程と、
スタンパの表面に接着材料を配置する接着材料配置工程と、
接着材料に固定基盤を貼り付けて、接着材料を介してそれぞれの凹部内のニードル材料を固定基盤に固定する固定基盤配置工程とを含み、
少なくとも接着材料配置工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法。
【請求項７】
マイクロニードルシートの製造方法であって、
シート状の母材の表面から裏面に向かって先細りに延在する複数の錐状の凹部と、それぞれの凹部の底から裏面に貫通する貫通孔とを有するシート状のスタンパを準備するスタンパ準備工程と、
母材の裏面の貫通孔から吸引する吸引工程と、
スタンパの表面からそれぞれの凹部内に第１のニードル原料を充填する第１充填工程と、
凹部内に充填された第１のニードル原料を乾燥する第１原料乾燥工程と、
第１のニードル原料が充填されたそれぞれの凹部内に第２のニードル原料を充填する第２充填工程と、
凹部内に充填された第２のニードル原料を乾燥する第２原料乾燥工程と、を含み、
少なくとも第１原料乾燥工程または第２原料乾燥工程の実施中に吸引工程を実施する、マイクロニードルシートの製造方法。
【請求項８】
固定基盤配置工程の後、接着材料を乾燥する接着材料乾燥工程をさらに含み、
接着材料乾燥工程の実施中に吸引工程を実施する、請求項６に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項９】
第１充填工程の実施中に吸引工程を実施する、請求項５から８のいずれか１つに記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１０】
吸引工程において、スタンパの裏面に配置された多孔質部材を吸引することで、それぞれの貫通孔を通じた凹部の吸引が多孔質部材を介して行われる、請求項１から９のいずれか１つに記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１１】
シート状の固定部材と、固定部材の表面に固定された複数の錐状のニードルとを備えるマイクロニードルシートにおいて、
ニードルは、その錐状の先端に配置された第１のニードル層と、錐状の一部を形成しかつ第１のニードル層に固定された第２のニードル層とを備え、
第１のニードル層の先端径が１〜２０μｍの範囲内で形成され、第１のニードル層の先端が平坦状または凸状に形成されている、マイクロニードルシート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２００５７２（Ｐ２０１２−２００５７２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７１０４２（Ｐ２０１１−７１０４２）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）本発明は独立行政法人科学技術振興機構が株式会社バイオセレンタックに委託した平成２０年度独創的シーズ展開事業 革新的ベンチャー活用開発一般プログラムに係る「２層マイクロニードル製造装置」の成果によるものであり、産業技術力強化法第１９条の適用を受けるものである。
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【出願人】（５０２４１４３８９）株式会社バイオセレンタック (24)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）本発明は独立行政法人科学技術振興機構が株式会社バイオセレンタックに委託した平成２０年度独創的シーズ展開事業 革新的ベンチャー活用開発一般プログラムに係る「２層マイクロニードル製造装置」の成果によるものであり、産業技術力強化法第１９条の適用を受けるものである。
【出願人】（０００２１９３１４）東レエンジニアリング株式会社 (505)
【出願人】（５０２４１４３８９）株式会社バイオセレンタック (24)
【Ｆターム（参考）】
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