マイクロニードルシート及びその製造方法
【課題】 皮膚にすんなりと突き刺すことができ、低い製造コスト、高い歩留まりで製造できる微小針のアレイを有するマイクロニードルシート及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 シート表面に多数の角錐状の微小針１７が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシート１６において、角錐状の微小針の稜線１７Ａを、該微小針１７の内側に湾曲した形状とする。
【解決手段】 シート表面に多数の角錐状の微小針１７が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシート１６において、角錐状の微小針の稜線１７Ａを、該微小針１７の内側に湾曲した形状とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロニードルシート及びその製造方法に係り、特に、皮膚表層又は皮膚角質層において、簡便に、安全にかつ効率的に薬品等を注入することが可能なマイクロニードルシート及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体表面、即ち皮膚や粘膜等より、薬品等を投与する方法としては、主に液状物質又は、粉状物質を付着させる方法が殆どであった。しかしながら、これらの物質の付着領域は、皮膚の表面に限られていたため、発汗や異物の接触等によって、付着している薬品等が除去される場合があり、適量を投与することは困難であった。また、薬品を皮膚の奥深くに浸透させるためには、このような薬品の拡散による浸透を利用した方法では、浸透深さを確実に制御することは困難であるため、十分な薬効を得ることは困難であった。
【０００３】
このため、特許文献１から３に記載されている機能性マイクロパイル等を用い、その先端を皮膚内に挿入することにより、薬品を注入する方法が開示されている。
【特許文献１】特表２００２−５１７３００号公報
【特許文献２】特開２００３−２３８３４７号公報
【特許文献３】特開２００６−５１３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている発明では、機能性マイクロパイルを製造する際、Ｓｉや金属等からなる基板表面を直接エッチング加工して製造するものであるため、生産性に乏しく、高コストになってしまうといった問題点があった。また、特許文献２、３に開示された発明では、機能性マイクロパイルとなるものを樹脂材料の射出成型で作製する方法であることから、アスペクト比の高い構造の機能性マイクロパイルでは、金型からの剥離が困難であり、先端部に欠陥が生じやすく、完全なものを得ることが非常に困難であり、又、製造上の歩留まりが低いといった問題点があった。
【０００５】
また、特許文献１から３に記載の方法で製造された機能性マイクロパイル等は、皮膚に刺さりやすくするための工夫がなされていないため、皮膚にすんなりと突き刺すことができないという問題点もあった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、皮膚にすんなりと突き刺すことができ、低い製造コスト、高い歩留まりで製造できる微小針のアレイを有するマイクロニードルシート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】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、シート表面に多数の角錐状の微小針が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシートにおいて、前記角錐状の微小針の稜線が、該微小針の内側に湾曲した形状であることを特徴とするマイクロニードルシートを提供する。
【０００８】
請求項１によれば、角錐状の微小針の稜線が、微小針の内側に湾曲した形状であることで、皮膚にすんなりと突き刺すことができるマイクロニードルシートを提供することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記稜線の湾曲の最大深さＺは、稜線の始点と終点とを結ぶ線分の長さをＬとしたとき、０．０４×Ｌ以上０．２×Ｌ以下であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２によれば、稜線の湾曲の最大深さＺが、稜線の始点と終点とを結ぶ線分の長さをＬとしたとき、０．０４×Ｌ以上０．２×Ｌ以下であることが好ましい。ここで、稜線の始点と終点は、本発明においては、角錐の底面からの先端Ａの高さｈの半分の位置ｈ／２に底面と平行な線を引き、その平行な線が稜線と交わる点をＭとしたとき、線分ＡＭ＝線分ＢＭとなるような点Ｂを取り、その先端Ａを稜線の始点、点Ｂを稜線の母線の終点と定義する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記角錐状の微小針の稜線が該稜線同士の間の角錐面よりも張り出していることを特徴とする。
【００１２】
請求項３によれば、角錐状の微小針の稜線が該稜線同士の間の角錐面よりも張り出していることで、より皮膚にすんなりと突き刺すことができるマイクロニードルシートを提供することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１において、前記微小針の稜線の鋭利性を示す曲率半径が１０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４によれば、稜線の曲率半径が１０μｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、シート表面に多数の円錐状の微小針が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシートにおいて、前記円錐状の微小針の円錐面が、前記微小針の内側に湾曲していることを特徴とするマイクロニードルシートを提供する。
【００１６】
請求項５によれば、円錐状の微小針の円錐面が、微小針の内側に湾曲した形状であることで、皮膚にすんなりと突き刺すことができるマイクロニードルシートを提供することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５において、前記円錐面の湾曲の最大深さＺ’は、円錐面の母線の始点と終点とを結ぶ線分の長さをＬ’としたとき、０．０４×Ｌ’以上０．２×Ｌ’以下であることを特徴とする。
【００１８】
請求項６によれば、円錐面の湾曲の最大深さＺ’が、円錐面の母線の始点と終点とを結ぶ線分の長さをＬ’としたとき、０．０４×Ｌ’以上０．２×Ｌ’以下であることが好ましい。ここで、円錐面の母線の始点と終点は、本発明においては、円錐の底面からの先端Ａの高さｈの半分の位置ｈ／２に底面と平行な線を引き、円錐面と交わる点をＭとしたとき、線分ＡＭ＝線分ＢＭとなるような点Ｂを取り、その先端Ａを円錐面の母線の始点、点Ｂを円錐面の母線の終点と定義する。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか１において、前記微小針の先端の鋭利性を示す曲率半径が５μｍ以下であることを特徴とする。
【００２０】
請求項７によれば、微小針の先端の曲率半径を５μｍ以下にすることで更に皮膚にすんなりと突き刺すことができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか１において、前記微小針は、底面の一辺又は直径が、３０μｍ以上３００μｍ以下であり、高さが５０μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする。
【００２２】
請求項８によれば、微小針の形状が角錐状の場合には底面の一辺、円錐状の場合には底面の直径が３０μｍ以上３００μｍ以下で、且つ高さが５０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、シート表面に多数の角錐状又は円錐状の微小針が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシートの製造方法において、前記微小針アレイを形成するためのスタンパーに、ゲル化可能なポリマー樹脂を溶媒に溶解したポリマー溶液を塗布するポリマー溶液塗布工程と、前記塗布されたポリマー溶液をゲル化させて体積が所定以上の収縮率で収縮した凝固体を形成するとともに、ゲル化した凝固体中の前記溶媒を蒸発して乾燥するポリマー溶液乾燥工程と、前記乾燥後の前記凝固体を前記スタンパーから剥離する剥離工程と、を備えたことを特徴とするマイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００２４】
請求項９によれば、シート表面に多数の角錐状又は円錐状の微小針が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシートの製造方法において、微小針アレイを形成するためのスタンパーに、ゲル化可能なポリマー樹脂を溶媒に溶解したポリマー溶液を塗布するポリマー溶液塗布工程と、塗布されたポリマー溶液をゲル化させて体積が所定以上の収縮率で収縮した凝固体を形成するとともに、ゲル化した凝固体中の溶媒を蒸発して乾燥するポリマー溶液乾燥工程と、乾燥後の凝固体をスタンパーから剥離する剥離工程と、によってマイクロニードルシートを製造することで、角錐状又は円錐状の微小針の稜線が微小針内側に湾曲した形状のマイクロニードルシートを製造することができるので、皮膚にすんなりと突き刺すことのできるマイクロニードルシートを製造することができる。また、このようにマイクロニードルシートを製造することで、低い製造コストおよび高い歩留まりでマイクロニードルシートを提供することができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項９において、前記所定以上の収縮率は７０％以上であることを特徴とする。
【００２６】
請求項１０によれば、所定以上の収縮率が７０％以上であることで、より皮膚にすんなりと突き刺すことのできるマイクロニードルシートを製造することができる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０において、前記凝固体の収縮率が７０％以上になるように、前記ポリマー樹脂の種類の選択、前記溶媒に対する前記ポリマー樹脂の濃度の調整、ゲル化剤の添加、乾燥条件のうちの少なくとも１つを行うことを特徴とする。
【００２８】
請求項１１によれば、ポリマー樹脂の種類の選択、溶媒に対するポリマー樹脂の濃度の調整、ゲル化剤の添加、乾燥条件のうちの少なくとも１つを行うことで、凝固体の収縮率を７０％以上にすることができる。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、請求項９〜１１の何れか１において、前記ポリマー樹脂が、水溶性であることを特徴とする。
【００３０】
請求項１２によれば、ポリマー樹脂が水溶性であるので、製造されたマイクロニードルシートを皮膚に突き刺しても安全である。
【００３１】
請求項１３に記載の発明は、請求項９〜１２の何れか１において、前記ポリマー樹脂は、ゼラチン、アガロース、マルトース、ペクチン、ジェランガム、カラギナン、キサンタンガム、アルギン酸、デンプンの何れかの材料又はこれらの材料の組合せであることを特徴とする。
【００３２】
請求項１３によれば、このような材料を用いることで、好ましく微小針の稜線が微小針内側に湾曲した形状のマイクロニードルシートを製造することができる。
【００３３】
請求項１４に記載の発明は、請求項９〜１３の何れか１において、前記ポリマー樹脂を前記スタンパーから剥離する際に、基材シートを前記スタンパーに前記ポリマー樹脂を介して重ね合わせて接着し剥離することを特徴とする。
【００３４】
請求項１４によれば、基材シートをスタンパーに重ね合わせてポリマー樹脂に接着し剥離することで、高い歩留まりで丈夫なマイクロニードルシートを製造することができる。
【００３５】
請求項１５に記載の発明は、請求項９〜１４の何れか１において、前記基材シートを前記スタンパーから剥離する際に、該シートの端部から徐々に剥離することを特徴とする。
【００３６】
請求項１５によれば、基材シートをスタンパーから剥離する際に、シートの端部から徐々に剥離することで、微小針の先端部に欠陥が生じにくく、完全なマイクロニードルシートを得ることが非常に容易となる。
【発明の効果】
【００３７】
以上説明したように、本発明によれば、形成される微小針の形状を損なうことなく、また、皮膚にすんなりと突き刺すことができる、低い製造コストで、高い歩留まりで微小針のアレイを有するマイクロニードルシート及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下本発明の実施の形態におけるマイクロニードルシート及びその製造方法について説明する。図１は、本実施の形態のフローチャートであり、図２は、製造のために用いられる装置の一例である。
【００３９】
最初に図１に示すステップ１０２（Ｓ１０２）の原版作製工程を行う。具体的には、図３（ａ）に示すように、マイクロニードルシートの製造のためのスタンパーを作製するための原版を作製するものである。
【００４０】
この原版１１の作製方法は２種類あり、１番目の方法は、Ｓｉ基板上にフォトレジストを塗布した後、露光、現像を行い、ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）等によるエッチングを行うことにより、原版１１の表面に円錐の形状部１２のアレイを作製する。尚、ＲＩＥ等のエッチングを行う際には、Ｓｉ基板を回転させながら斜め方向からのエッチングを行うことにより、円錐の形状を形成することが可能である。
【００４１】
２番目の方法は、Ｎｉ等の金属基板に、ダイヤモンドバイト等の切削工具を用いた加工により、原版１１の表面に四角錐等の形状部１２のアレイを形成する方法がある。
【００４２】
次に、図１に示すステップ１０４（Ｓ１０４）のスタンパー作製工程を行う。具体的には、図３（ｂ）に示すように、原版１１よりスタンパー１３を作製する。通常のスタンパー１３の作製には、Ｎｉ電鋳等による方法が用いられるが、原版１１は、先端が鋭角な円錐形又は角錐形の形状を有しているため、スタンパー１３に形状が正確に転写され剥離することができるように、本実施の形態では、安価に製造することが可能な３つの方法による方法が考えられる。
【００４３】
１番目の方法は、原版１１にＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン、例えば、ダウコーニング社製のシルガード１８４）に硬化剤を添加したシリコーン樹脂を流し込み、１００℃で加熱処理し硬化した後に、原版１１より剥離する方法である。２番目の方法は、紫外線を照射することにより硬化するＵＶ硬化樹脂を原版１１に流し込み、窒素雰囲気中で紫外線を照射した後に、原版１１より剥離する方法である。３番目の方法は、ポリススチレンやＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等のプラスチック樹脂を有機溶剤に溶解させたものを剥離剤の塗布された原版１１に流し込み、乾燥させることにより有機溶剤を揮発させて硬化させた後に、原版１１より剥離する方法である。
【００４４】
このようにして作製されたスタンパー１３を図３（ｃ）に示す。尚、上記３つのいずれの方法においてもスタンパー１３は、何度でも容易に複製することが可能である。
【００４５】
次に、図１に示すステップ１０６（Ｓ１０６）のポリマー溶液塗布工程を行う。具体的には、上記のスタンパー作製工程において作製したスタンパー１３の微小針に対応した凹凸パターンの形成された面にポリマー樹脂を溶解した溶液を塗布する。この中には、投薬する薬品を適量混入させることができる。
【００４６】
このようなポリマー樹脂を溶解した溶液の塗布を行うための具体的な方法は、スピンコーターを用いた塗布方法が挙げられる。尚、スタンパー１３に形成されている微小針を形成するため凹部には、空気の存在によりポリマー樹脂を溶解した溶液が奥まで入り込まない場合が考えられ、この工程は減圧状態において行うことが望ましい。ステップ１０６におけるポリマー溶液塗布工程は、図２に示すマイクロニードルシートの製造装置３０の溶液塗布部３２において行われる。
【００４７】
ところで、微小針を皮膚表面に数１００μｍの深さで刺すためには、（１）先端が十分に尖っていて、皮膚内に入る針の径も十分に細い（長さ／径のアスペクト比が高い）こと、（２）十分な強度があること（針が折れ曲がったりしないこと）、が必要である。
【００４８】
（１）のためには、細くて尖った形状が必要であるが、これは（２）に相反し、細すぎると先端や根元で折れ曲がってしまい、太すぎると刺さらない。これを改良する方法としては、材料をできるだけ硬い材料にすること、そして、錐体の稜線を内側に湾曲した形状として、先端は十分尖っている一方、根元は広がることで折れにくくすることが考えられる。
【００４９】
さらに、微小針を皮膚に刺し込んでいく過程として、（３）微小針先端が皮膚に挿入後、挿入が進むに従って、刺した孔が拡げられるようになることが必要である。このためには、微小針の先端形状が円錐状よりも、稜線のエッジが鋭い角錐状が好ましい。
【００５０】
ところが、このような形状のスタンパー１３を加工することは簡単ではない。しかしながら、スタンパー１３の形状自体は円錐又は角錐であっても、成形する材料が成形中に大きく収縮するようにすれば、上記（１）〜（３）を満たすものを作製できる。本発明によれば、このように収縮の大きい材料をスタンパー１３に注入し、材料をゲル化後に乾燥させることで、金型内で大きく収縮させて上記（１）〜（３）を満たすものを実現できる。
【００５１】
塗布に用いられるポリマー樹脂は、水溶性であることが好ましく、特に、ゼラチン、アガロース、マルトース、ペクチン、ジェランガム、カラギナン、キサンタンガム、アルギン酸、デンプン等の粉体を温水で溶解したポリマー樹脂であることが好ましい。濃度は材料によっても異なるが、２０〔％〕程度が好ましい。尚、溶解に用いる溶媒は、温水以外であっても揮発性を有するものであればよく、例えば、アルコール等を用いることも可能である。ポリマー樹脂は溶解後に薬品を添加してもよい。溶解液は、例えば３０〜６０〔℃〕とし、耐熱性のない薬品の添加もできる。
【００５２】
図１に示すステップ１０８（Ｓ１０８）のポリマー溶液乾燥工程を行う。具体的には、塗布されたポリマー樹脂を溶解した溶液に温風を吹付けることにより乾燥させる。
【００５３】
一つの方法は、最初に１０〜１５〔℃〕の冷風を吹きつけ、表面をゲル化させた後、１０〜２０〔ｍ／ｓ〕の温風を吹付ける。この温風は、除湿した温風が好ましく、例えば、４０〜６０〔℃〕、相対湿度１５〔％〕以下、より好ましくは１０〔％〕以下であることが好ましい。
【００５４】
また、低湿度の冷風を流すことにより塗布されたポリマー樹脂を溶解した溶液をゲル化させることができる。この場合、完全にゲル化させるために１０〜１５〔℃〕の冷風を上記の場合よりも長時間吹付け、この後、上記と同様に温風を吹付ける。又、この場合において、この後の乾燥させるために高温の温風を流す際には、温風の温度が高すぎると、ポリマー樹脂を溶解した溶液におけるゲル化が戻ってしまったり、薬品によっては加熱により分解等により効能が変化したりするため、吹付ける温風の温度には注意を要する。このように、塗布されたポリマー樹脂を溶解した溶液を乾燥、あるいは、ポリマー溶液をゲル化させた後乾燥させることにより、図４（ａ）に示すように、固化しポリマー樹脂１４となる。
【００５５】
この際、ゲル化を行いポリマー樹脂１４が固化することにより、ポリマー樹脂は、ポリマー樹脂を溶解した溶液を塗布した際の状態よりも顕著に縮小する。これにより、微小針１７は、図５（ａ）に示すように、稜線１７Ａ、１７Ａ…、は微小針内側に湾曲した形状となる。
【００５６】
図５（ｂ）は、微小針１７の側面から見た図である。ここで、角錐状の微小針の稜線１７Ａ、１７Ａが該稜線同士の間の角錐面１７Ｃよりも張り出していることが好ましい。
微小針１７の形状は、底面の一辺Ｘが３０μｍ以上３００μｍ以下の範囲であり、高さＹが５０μｍ以上１０００μｍ以下であることマイクロニードルシートであることが好ましい。そして、稜線１７Ａの湾曲の最大深さＺは、稜線の始点と終点とを結ぶ線分の長さをＬとしたとき、０．０４×Ｌ以上０．２×Ｌ以下であることが好ましい。また、微小針の稜線１７Ａの鋭利性を示す曲率半径Ｒ’が１０μｍ以下であることが好ましく（図５（ａ）の稜線１７Ａでの点１７ａにおける断面を参照）、微小針の先端１７Ｂの鋭利性を示す曲率半径Ｒが５μｍ以下であることが好ましい（図５（ｂ）参照）。
【００５７】
尚、図５において、四角錐状の微小針１７について示しているが、図６に示す円錐状や他の角錐状の微小針も同様に製造することができる。尚、円錐状の場合においては、円錐面の湾曲の最大深さＺ’は、円錐面の母線の始点と終点とを結ぶ線分の長さをＬ’としたとき、０．０４×Ｌ’以上０．２×Ｌ’以下であることが好ましい。
【００５８】
ここで、稜線または円錐面の母線の始点と終点は、本発明においては、以下の通り定義する。図７に示すように、角錐または円錐の底面からの先端Ａの高さｈの半分の位置ｈ／２に底面と平行な線を引き、稜線または円錐面と交わる点をＭとしたとき、線分ＡＭ＝線分ＢＭとなるような点Ｂを取る。このとき、先端Ａ（点Ａ）を稜線または円錐面の母線の始点、点Ｂを稜線または円錐面の母線の終点と定義する。
【００５９】
次に、図１に示すステップ１１０（Ｓ１１０）の剥離工程を行う。具体的には、図４（ｂ）に示すように、先のポリマー溶液乾燥工程において、スタンパー１３上で乾燥し固化したポリマー樹脂１４の上に、粘着性の粘着層が形成されているシート状の基材であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート１５を付着させた後、端部よりＰＥＴシート１５をめくるように剥離を行う。このようにして、図４（ｃ）に示すように、マイクロニードルシート１６が完成する。尚、ステップ１１０の剥離工程におけるＰＥＴシート１５の付着は、図２に示すマイクロニードルシートの製造装置３０における付着部３４において行われ、付着したＰＥＴシート１５とともに固化したポリマー樹脂１４の剥離は、図２に示すマイクロニードルシートの製造装置３０における剥離部３６において行われる。
【００６０】
通常、本実施の形態のように、アスペクト比の高い微小針の構造のものをスタンパー１３から剥離する場合では、接触面積が大きいことから、強い応力がかかり、微小針が破壊されスタンパー１３から剥離されることなくスタンパー１３内に残存し、作製されるマイクロニードルシート１６は致命的な欠陥を有するものとなってしまう。この点を踏まえ、スタンパー１３を構成する材料は、剥離が非常にしやすい材料により構成することが好ましい。また、スタンパー１３を構成する材料を弾性が高く柔らかい材料とすることにより、剥離する際における微小針にかかる応力を緩和することができる。更には、剥離工程では、図８に示すように端部よりローラ１８を用い、めくるように剥離することにより、より一層応力が緩和を緩和させることができる。以上の観点より、スタンパー１３を構成する材料としては、シリコーン樹脂等の弾性変形しやすい材料が好ましい。
【００６１】
尚、ポリマー樹脂１４の表面の微小針１７に残存している水分を蒸発させるために、剥離後に、再度乾燥した風を吹付ける場合もある。具体的には、梱包する直前において、ポリマー樹脂内の水分量を１０〔％〕以下、望ましくは５〔％〕以下とした後に梱包することが好ましい。
【００６２】
また、スタンパー１３は複数回利用することが可能であることから、ステップ１１０の剥離工程後のスタンパー１３を用いて、ステップ１０６のポリマー溶液塗布工程、ステップ１０８のポリマー溶液乾燥工程、ステップ１１０の剥離工程を繰り返すことにより、複数のマイクロニードルシート１６を短時間に低コストで複数作製することができる。尚、スタンパー１３は永久的に使用することができるものではないため、使用することができなくなった場合には、ステップ１０４のスタンパー作製工程を行うことにより作製可能である。
【００６３】
このように、シート表面に多数の角錐状又は円錐状の微小針が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシートの製造方法において、微小針アレイを形成するためのスタンパーに、ゲル化可能なポリマー樹脂を溶媒に溶解したポリマー溶液を塗布するポリマー溶液塗布工程と、塗布されたポリマー溶液をゲル化させて体積が所定以上の収縮率で収縮した凝固体を形成するとともに、ゲル化した凝固体中の溶媒を蒸発して乾燥するポリマー溶液乾燥工程と、乾燥後の凝固体を前記スタンパーから剥離する剥離工程と、でマイクロニードルシートを製造することで、角錐状又は円錐状の微小針１７の稜線１７Ａが微小針内側に湾曲した形状のマイクロニードルシート１６を製造することができるので、皮膚にすんなりと突き刺すことのできるマイクロニードルシート１６を得ることができる。また、このようにマイクロニードルシート１６を製造することで、低い製造コストおよび高い歩留まりでマイクロニードルシート１６を提供することができる。
【００６４】
ここで、前記所定以上の収縮率が７０％以上であることが好ましい。凝固体の収縮率が７０％以上にするには、ポリマー樹脂の種類の選択、溶媒に対するポリマー樹脂の濃度の調整、ゲル化剤の添加、乾燥条件のうちの少なくとも１つを行うことで達成することができる。
【００６５】
実際のマイクロニードルシート１６の製造には、スタンパー１３を複数用意しておき、同時に製造を行うことにより、高い生産性で製造を行うことができる。
【実施例】
【００６６】
本実施の形態における実施例を以下に示す。
【００６７】
〔実施例１〕
実施例１では、Ｎｉからなる金属板に、ダイヤモンドバイトによる切削加工を行い、図５（ｂ）における四角錐の形状部１２の底辺Ｘが２００〔μｍ〕、高さＹが４００〔μｍ〕、ピッチが１０００〔μｍ〕である四角錐アレイの形成された原版１１を作製した。
【００６８】
この原版１１にシリコーン樹脂（ＰＤＭＳ）を流し込み硬化させ、図３（ｃ）に示す原版１１とは反転形状のスタンパー１３を作製する。
【００６９】
ゼラチンを水に溶かし、攪拌し膨潤させた後、４０〔℃〕に加熱・溶解させてゼラチン濃度２０〔％〕のポリマー樹脂を溶解した溶液を作製する。この溶液をスピンコーターによりスタンパー１３の凹凸の形成されている面に塗布する。この溶液には投与される薬品が適量混入されている。この際、減圧チャンバー等において、減圧状態において行う。
【００７０】
ゼラチンを水で溶かしたポリマー樹脂を溶解した溶液を塗布したものに、１５〔℃〕の冷風を２０〔秒〕間与え完全にゲル化させた後、５０〔℃〕、相対湿度１５〔％〕の温風を３０〔分〕間与えて十分乾燥させ、固化させる。
【００７１】
この後、図４（ｂ）に示すように粘着層の形成されている厚さ１２０〔μｍ〕のＰＥＴシートをスタンパー１３上の固化したポリマー樹脂１４に付着させ粘着させた後、図８に示すようにローラ１８により端部より、固化したポリマー樹脂１４をめくるように剥離する。これにより、皮膚にすんなりと突き刺すことができる高精度のマイクロニードルシート１６を作製することができる。
【００７２】
〔実施例２〕
実施例１において、ゼラチンの濃度および乾燥条件を変え、ゼラチンの硬化時の収縮率を変化させ、マイクロニードルシート１６を作製した。マイクロスコープでの観察から、収縮率を測定して、５０〜７５％のサンプルを作製した。これらのサンプルを擬似皮膚（シリコーンゴム）にニードル１本当りの定荷重を与えて、ニードルが擬似皮膚に刺さるかどうかを判定したところ、表１のようになり、収縮が大きいほど、四角錐の側面（稜線）が湾曲することで、低荷重で刺さりやすいことが確認できた。
【００７３】
【表１】
【００７４】
以上、本発明に係るマイクロニードルシート及びその製造方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係るマイクロニードルシートの製造方法のフローチャート
【図２】本発明に係るマイクロニードルシートの製造装置の構成図
【図３】本発明に係るマイクロニードルシートの製造方法の工程図（１）
【図４】本発明に係るマイクロニードルシートの製造方法の工程図（２）
【図５】本発明に係るマイクロニードルシートの角錐状の微小針の斜視図及び断面図
【図６】本発明に係るマイクロニードルシートの円錐状の微小針の斜視図及び断面図
【図７】本発明における稜線または円錐面の母線の始点と終点を説明する説明図
【図８】本発明における剥離工程の説明図
【符号の説明】
【００７６】
１１…原版、１２…円錐又は角錐の形状部、１３…スタンパー、１４…ポリマー樹脂、１５…ＰＥＴシート、１６…マイクロニードルシート、１７…微小針、１７Ａ…微小針の稜線、１７Ｂ…微小針の先端、１７Ｃ…角錐面、Ｌ…稜線の始点と終点とを結ぶ線分の長さ、Ｘ…底面の一辺、Ｙ…高さ、Ｚ…最大深さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロニードルシート及びその製造方法に係り、特に、皮膚表層又は皮膚角質層において、簡便に、安全にかつ効率的に薬品等を注入することが可能なマイクロニードルシート及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体表面、即ち皮膚や粘膜等より、薬品等を投与する方法としては、主に液状物質又は、粉状物質を付着させる方法が殆どであった。しかしながら、これらの物質の付着領域は、皮膚の表面に限られていたため、発汗や異物の接触等によって、付着している薬品等が除去される場合があり、適量を投与することは困難であった。また、薬品を皮膚の奥深くに浸透させるためには、このような薬品の拡散による浸透を利用した方法では、浸透深さを確実に制御することは困難であるため、十分な薬効を得ることは困難であった。
【０００３】
このため、特許文献１から３に記載されている機能性マイクロパイル等を用い、その先端を皮膚内に挿入することにより、薬品を注入する方法が開示されている。
【特許文献１】特表２００２−５１７３００号公報
【特許文献２】特開２００３−２３８３４７号公報
【特許文献３】特開２００６−５１３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている発明では、機能性マイクロパイルを製造する際、Ｓｉや金属等からなる基板表面を直接エッチング加工して製造するものであるため、生産性に乏しく、高コストになってしまうといった問題点があった。また、特許文献２、３に開示された発明では、機能性マイクロパイルとなるものを樹脂材料の射出成型で作製する方法であることから、アスペクト比の高い構造の機能性マイクロパイルでは、金型からの剥離が困難であり、先端部に欠陥が生じやすく、完全なものを得ることが非常に困難であり、又、製造上の歩留まりが低いといった問題点があった。
【０００５】
また、特許文献１から３に記載の方法で製造された機能性マイクロパイル等は、皮膚に刺さりやすくするための工夫がなされていないため、皮膚にすんなりと突き刺すことができないという問題点もあった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、皮膚にすんなりと突き刺すことができ、低い製造コスト、高い歩留まりで製造できる微小針のアレイを有するマイクロニードルシート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】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、シート表面に多数の角錐状の微小針が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシートにおいて、前記角錐状の微小針の稜線が、該微小針の内側に湾曲した形状であることを特徴とするマイクロニードルシートを提供する。
【０００８】
請求項１によれば、角錐状の微小針の稜線が、微小針の内側に湾曲した形状であることで、皮膚にすんなりと突き刺すことができるマイクロニードルシートを提供することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記稜線の湾曲の最大深さＺは、稜線の始点と終点とを結ぶ線分の長さをＬとしたとき、０．０４×Ｌ以上０．２×Ｌ以下であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２によれば、稜線の湾曲の最大深さＺが、稜線の始点と終点とを結ぶ線分の長さをＬとしたとき、０．０４×Ｌ以上０．２×Ｌ以下であることが好ましい。ここで、稜線の始点と終点は、本発明においては、角錐の底面からの先端Ａの高さｈの半分の位置ｈ／２に底面と平行な線を引き、その平行な線が稜線と交わる点をＭとしたとき、線分ＡＭ＝線分ＢＭとなるような点Ｂを取り、その先端Ａを稜線の始点、点Ｂを稜線の母線の終点と定義する。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記角錐状の微小針の稜線が該稜線同士の間の角錐面よりも張り出していることを特徴とする。
【００１２】
請求項３によれば、角錐状の微小針の稜線が該稜線同士の間の角錐面よりも張り出していることで、より皮膚にすんなりと突き刺すことができるマイクロニードルシートを提供することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１において、前記微小針の稜線の鋭利性を示す曲率半径が１０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４によれば、稜線の曲率半径が１０μｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、シート表面に多数の円錐状の微小針が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシートにおいて、前記円錐状の微小針の円錐面が、前記微小針の内側に湾曲していることを特徴とするマイクロニードルシートを提供する。
【００１６】
請求項５によれば、円錐状の微小針の円錐面が、微小針の内側に湾曲した形状であることで、皮膚にすんなりと突き刺すことができるマイクロニードルシートを提供することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５において、前記円錐面の湾曲の最大深さＺ’は、円錐面の母線の始点と終点とを結ぶ線分の長さをＬ’としたとき、０．０４×Ｌ’以上０．２×Ｌ’以下であることを特徴とする。
【００１８】
請求項６によれば、円錐面の湾曲の最大深さＺ’が、円錐面の母線の始点と終点とを結ぶ線分の長さをＬ’としたとき、０．０４×Ｌ’以上０．２×Ｌ’以下であることが好ましい。ここで、円錐面の母線の始点と終点は、本発明においては、円錐の底面からの先端Ａの高さｈの半分の位置ｈ／２に底面と平行な線を引き、円錐面と交わる点をＭとしたとき、線分ＡＭ＝線分ＢＭとなるような点Ｂを取り、その先端Ａを円錐面の母線の始点、点Ｂを円錐面の母線の終点と定義する。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れか１において、前記微小針の先端の鋭利性を示す曲率半径が５μｍ以下であることを特徴とする。
【００２０】
請求項７によれば、微小針の先端の曲率半径を５μｍ以下にすることで更に皮膚にすんなりと突き刺すことができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７の何れか１において、前記微小針は、底面の一辺又は直径が、３０μｍ以上３００μｍ以下であり、高さが５０μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする。
【００２２】
請求項８によれば、微小針の形状が角錐状の場合には底面の一辺、円錐状の場合には底面の直径が３０μｍ以上３００μｍ以下で、且つ高さが５０μｍ以上１０００μｍ以下であることが好ましい。
【００２３】
請求項９に記載の発明は、シート表面に多数の角錐状又は円錐状の微小針が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシートの製造方法において、前記微小針アレイを形成するためのスタンパーに、ゲル化可能なポリマー樹脂を溶媒に溶解したポリマー溶液を塗布するポリマー溶液塗布工程と、前記塗布されたポリマー溶液をゲル化させて体積が所定以上の収縮率で収縮した凝固体を形成するとともに、ゲル化した凝固体中の前記溶媒を蒸発して乾燥するポリマー溶液乾燥工程と、前記乾燥後の前記凝固体を前記スタンパーから剥離する剥離工程と、を備えたことを特徴とするマイクロニードルシートの製造方法を提供する。
【００２４】
請求項９によれば、シート表面に多数の角錐状又は円錐状の微小針が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシートの製造方法において、微小針アレイを形成するためのスタンパーに、ゲル化可能なポリマー樹脂を溶媒に溶解したポリマー溶液を塗布するポリマー溶液塗布工程と、塗布されたポリマー溶液をゲル化させて体積が所定以上の収縮率で収縮した凝固体を形成するとともに、ゲル化した凝固体中の溶媒を蒸発して乾燥するポリマー溶液乾燥工程と、乾燥後の凝固体をスタンパーから剥離する剥離工程と、によってマイクロニードルシートを製造することで、角錐状又は円錐状の微小針の稜線が微小針内側に湾曲した形状のマイクロニードルシートを製造することができるので、皮膚にすんなりと突き刺すことのできるマイクロニードルシートを製造することができる。また、このようにマイクロニードルシートを製造することで、低い製造コストおよび高い歩留まりでマイクロニードルシートを提供することができる。
【００２５】
請求項１０に記載の発明は、請求項９において、前記所定以上の収縮率は７０％以上であることを特徴とする。
【００２６】
請求項１０によれば、所定以上の収縮率が７０％以上であることで、より皮膚にすんなりと突き刺すことのできるマイクロニードルシートを製造することができる。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０において、前記凝固体の収縮率が７０％以上になるように、前記ポリマー樹脂の種類の選択、前記溶媒に対する前記ポリマー樹脂の濃度の調整、ゲル化剤の添加、乾燥条件のうちの少なくとも１つを行うことを特徴とする。
【００２８】
請求項１１によれば、ポリマー樹脂の種類の選択、溶媒に対するポリマー樹脂の濃度の調整、ゲル化剤の添加、乾燥条件のうちの少なくとも１つを行うことで、凝固体の収縮率を７０％以上にすることができる。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、請求項９〜１１の何れか１において、前記ポリマー樹脂が、水溶性であることを特徴とする。
【００３０】
請求項１２によれば、ポリマー樹脂が水溶性であるので、製造されたマイクロニードルシートを皮膚に突き刺しても安全である。
【００３１】
請求項１３に記載の発明は、請求項９〜１２の何れか１において、前記ポリマー樹脂は、ゼラチン、アガロース、マルトース、ペクチン、ジェランガム、カラギナン、キサンタンガム、アルギン酸、デンプンの何れかの材料又はこれらの材料の組合せであることを特徴とする。
【００３２】
請求項１３によれば、このような材料を用いることで、好ましく微小針の稜線が微小針内側に湾曲した形状のマイクロニードルシートを製造することができる。
【００３３】
請求項１４に記載の発明は、請求項９〜１３の何れか１において、前記ポリマー樹脂を前記スタンパーから剥離する際に、基材シートを前記スタンパーに前記ポリマー樹脂を介して重ね合わせて接着し剥離することを特徴とする。
【００３４】
請求項１４によれば、基材シートをスタンパーに重ね合わせてポリマー樹脂に接着し剥離することで、高い歩留まりで丈夫なマイクロニードルシートを製造することができる。
【００３５】
請求項１５に記載の発明は、請求項９〜１４の何れか１において、前記基材シートを前記スタンパーから剥離する際に、該シートの端部から徐々に剥離することを特徴とする。
【００３６】
請求項１５によれば、基材シートをスタンパーから剥離する際に、シートの端部から徐々に剥離することで、微小針の先端部に欠陥が生じにくく、完全なマイクロニードルシートを得ることが非常に容易となる。
【発明の効果】
【００３７】
以上説明したように、本発明によれば、形成される微小針の形状を損なうことなく、また、皮膚にすんなりと突き刺すことができる、低い製造コストで、高い歩留まりで微小針のアレイを有するマイクロニードルシート及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下本発明の実施の形態におけるマイクロニードルシート及びその製造方法について説明する。図１は、本実施の形態のフローチャートであり、図２は、製造のために用いられる装置の一例である。
【００３９】
最初に図１に示すステップ１０２（Ｓ１０２）の原版作製工程を行う。具体的には、図３（ａ）に示すように、マイクロニードルシートの製造のためのスタンパーを作製するための原版を作製するものである。
【００４０】
この原版１１の作製方法は２種類あり、１番目の方法は、Ｓｉ基板上にフォトレジストを塗布した後、露光、現像を行い、ＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）等によるエッチングを行うことにより、原版１１の表面に円錐の形状部１２のアレイを作製する。尚、ＲＩＥ等のエッチングを行う際には、Ｓｉ基板を回転させながら斜め方向からのエッチングを行うことにより、円錐の形状を形成することが可能である。
【００４１】
２番目の方法は、Ｎｉ等の金属基板に、ダイヤモンドバイト等の切削工具を用いた加工により、原版１１の表面に四角錐等の形状部１２のアレイを形成する方法がある。
【００４２】
次に、図１に示すステップ１０４（Ｓ１０４）のスタンパー作製工程を行う。具体的には、図３（ｂ）に示すように、原版１１よりスタンパー１３を作製する。通常のスタンパー１３の作製には、Ｎｉ電鋳等による方法が用いられるが、原版１１は、先端が鋭角な円錐形又は角錐形の形状を有しているため、スタンパー１３に形状が正確に転写され剥離することができるように、本実施の形態では、安価に製造することが可能な３つの方法による方法が考えられる。
【００４３】
１番目の方法は、原版１１にＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン、例えば、ダウコーニング社製のシルガード１８４）に硬化剤を添加したシリコーン樹脂を流し込み、１００℃で加熱処理し硬化した後に、原版１１より剥離する方法である。２番目の方法は、紫外線を照射することにより硬化するＵＶ硬化樹脂を原版１１に流し込み、窒素雰囲気中で紫外線を照射した後に、原版１１より剥離する方法である。３番目の方法は、ポリススチレンやＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等のプラスチック樹脂を有機溶剤に溶解させたものを剥離剤の塗布された原版１１に流し込み、乾燥させることにより有機溶剤を揮発させて硬化させた後に、原版１１より剥離する方法である。
【００４４】
このようにして作製されたスタンパー１３を図３（ｃ）に示す。尚、上記３つのいずれの方法においてもスタンパー１３は、何度でも容易に複製することが可能である。
【００４５】
次に、図１に示すステップ１０６（Ｓ１０６）のポリマー溶液塗布工程を行う。具体的には、上記のスタンパー作製工程において作製したスタンパー１３の微小針に対応した凹凸パターンの形成された面にポリマー樹脂を溶解した溶液を塗布する。この中には、投薬する薬品を適量混入させることができる。
【００４６】
このようなポリマー樹脂を溶解した溶液の塗布を行うための具体的な方法は、スピンコーターを用いた塗布方法が挙げられる。尚、スタンパー１３に形成されている微小針を形成するため凹部には、空気の存在によりポリマー樹脂を溶解した溶液が奥まで入り込まない場合が考えられ、この工程は減圧状態において行うことが望ましい。ステップ１０６におけるポリマー溶液塗布工程は、図２に示すマイクロニードルシートの製造装置３０の溶液塗布部３２において行われる。
【００４７】
ところで、微小針を皮膚表面に数１００μｍの深さで刺すためには、（１）先端が十分に尖っていて、皮膚内に入る針の径も十分に細い（長さ／径のアスペクト比が高い）こと、（２）十分な強度があること（針が折れ曲がったりしないこと）、が必要である。
【００４８】
（１）のためには、細くて尖った形状が必要であるが、これは（２）に相反し、細すぎると先端や根元で折れ曲がってしまい、太すぎると刺さらない。これを改良する方法としては、材料をできるだけ硬い材料にすること、そして、錐体の稜線を内側に湾曲した形状として、先端は十分尖っている一方、根元は広がることで折れにくくすることが考えられる。
【００４９】
さらに、微小針を皮膚に刺し込んでいく過程として、（３）微小針先端が皮膚に挿入後、挿入が進むに従って、刺した孔が拡げられるようになることが必要である。このためには、微小針の先端形状が円錐状よりも、稜線のエッジが鋭い角錐状が好ましい。
【００５０】
ところが、このような形状のスタンパー１３を加工することは簡単ではない。しかしながら、スタンパー１３の形状自体は円錐又は角錐であっても、成形する材料が成形中に大きく収縮するようにすれば、上記（１）〜（３）を満たすものを作製できる。本発明によれば、このように収縮の大きい材料をスタンパー１３に注入し、材料をゲル化後に乾燥させることで、金型内で大きく収縮させて上記（１）〜（３）を満たすものを実現できる。
【００５１】
塗布に用いられるポリマー樹脂は、水溶性であることが好ましく、特に、ゼラチン、アガロース、マルトース、ペクチン、ジェランガム、カラギナン、キサンタンガム、アルギン酸、デンプン等の粉体を温水で溶解したポリマー樹脂であることが好ましい。濃度は材料によっても異なるが、２０〔％〕程度が好ましい。尚、溶解に用いる溶媒は、温水以外であっても揮発性を有するものであればよく、例えば、アルコール等を用いることも可能である。ポリマー樹脂は溶解後に薬品を添加してもよい。溶解液は、例えば３０〜６０〔℃〕とし、耐熱性のない薬品の添加もできる。
【００５２】
図１に示すステップ１０８（Ｓ１０８）のポリマー溶液乾燥工程を行う。具体的には、塗布されたポリマー樹脂を溶解した溶液に温風を吹付けることにより乾燥させる。
【００５３】
一つの方法は、最初に１０〜１５〔℃〕の冷風を吹きつけ、表面をゲル化させた後、１０〜２０〔ｍ／ｓ〕の温風を吹付ける。この温風は、除湿した温風が好ましく、例えば、４０〜６０〔℃〕、相対湿度１５〔％〕以下、より好ましくは１０〔％〕以下であることが好ましい。
【００５４】
また、低湿度の冷風を流すことにより塗布されたポリマー樹脂を溶解した溶液をゲル化させることができる。この場合、完全にゲル化させるために１０〜１５〔℃〕の冷風を上記の場合よりも長時間吹付け、この後、上記と同様に温風を吹付ける。又、この場合において、この後の乾燥させるために高温の温風を流す際には、温風の温度が高すぎると、ポリマー樹脂を溶解した溶液におけるゲル化が戻ってしまったり、薬品によっては加熱により分解等により効能が変化したりするため、吹付ける温風の温度には注意を要する。このように、塗布されたポリマー樹脂を溶解した溶液を乾燥、あるいは、ポリマー溶液をゲル化させた後乾燥させることにより、図４（ａ）に示すように、固化しポリマー樹脂１４となる。
【００５５】
この際、ゲル化を行いポリマー樹脂１４が固化することにより、ポリマー樹脂は、ポリマー樹脂を溶解した溶液を塗布した際の状態よりも顕著に縮小する。これにより、微小針１７は、図５（ａ）に示すように、稜線１７Ａ、１７Ａ…、は微小針内側に湾曲した形状となる。
【００５６】
図５（ｂ）は、微小針１７の側面から見た図である。ここで、角錐状の微小針の稜線１７Ａ、１７Ａが該稜線同士の間の角錐面１７Ｃよりも張り出していることが好ましい。
微小針１７の形状は、底面の一辺Ｘが３０μｍ以上３００μｍ以下の範囲であり、高さＹが５０μｍ以上１０００μｍ以下であることマイクロニードルシートであることが好ましい。そして、稜線１７Ａの湾曲の最大深さＺは、稜線の始点と終点とを結ぶ線分の長さをＬとしたとき、０．０４×Ｌ以上０．２×Ｌ以下であることが好ましい。また、微小針の稜線１７Ａの鋭利性を示す曲率半径Ｒ’が１０μｍ以下であることが好ましく（図５（ａ）の稜線１７Ａでの点１７ａにおける断面を参照）、微小針の先端１７Ｂの鋭利性を示す曲率半径Ｒが５μｍ以下であることが好ましい（図５（ｂ）参照）。
【００５７】
尚、図５において、四角錐状の微小針１７について示しているが、図６に示す円錐状や他の角錐状の微小針も同様に製造することができる。尚、円錐状の場合においては、円錐面の湾曲の最大深さＺ’は、円錐面の母線の始点と終点とを結ぶ線分の長さをＬ’としたとき、０．０４×Ｌ’以上０．２×Ｌ’以下であることが好ましい。
【００５８】
ここで、稜線または円錐面の母線の始点と終点は、本発明においては、以下の通り定義する。図７に示すように、角錐または円錐の底面からの先端Ａの高さｈの半分の位置ｈ／２に底面と平行な線を引き、稜線または円錐面と交わる点をＭとしたとき、線分ＡＭ＝線分ＢＭとなるような点Ｂを取る。このとき、先端Ａ（点Ａ）を稜線または円錐面の母線の始点、点Ｂを稜線または円錐面の母線の終点と定義する。
【００５９】
次に、図１に示すステップ１１０（Ｓ１１０）の剥離工程を行う。具体的には、図４（ｂ）に示すように、先のポリマー溶液乾燥工程において、スタンパー１３上で乾燥し固化したポリマー樹脂１４の上に、粘着性の粘着層が形成されているシート状の基材であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シート１５を付着させた後、端部よりＰＥＴシート１５をめくるように剥離を行う。このようにして、図４（ｃ）に示すように、マイクロニードルシート１６が完成する。尚、ステップ１１０の剥離工程におけるＰＥＴシート１５の付着は、図２に示すマイクロニードルシートの製造装置３０における付着部３４において行われ、付着したＰＥＴシート１５とともに固化したポリマー樹脂１４の剥離は、図２に示すマイクロニードルシートの製造装置３０における剥離部３６において行われる。
【００６０】
通常、本実施の形態のように、アスペクト比の高い微小針の構造のものをスタンパー１３から剥離する場合では、接触面積が大きいことから、強い応力がかかり、微小針が破壊されスタンパー１３から剥離されることなくスタンパー１３内に残存し、作製されるマイクロニードルシート１６は致命的な欠陥を有するものとなってしまう。この点を踏まえ、スタンパー１３を構成する材料は、剥離が非常にしやすい材料により構成することが好ましい。また、スタンパー１３を構成する材料を弾性が高く柔らかい材料とすることにより、剥離する際における微小針にかかる応力を緩和することができる。更には、剥離工程では、図８に示すように端部よりローラ１８を用い、めくるように剥離することにより、より一層応力が緩和を緩和させることができる。以上の観点より、スタンパー１３を構成する材料としては、シリコーン樹脂等の弾性変形しやすい材料が好ましい。
【００６１】
尚、ポリマー樹脂１４の表面の微小針１７に残存している水分を蒸発させるために、剥離後に、再度乾燥した風を吹付ける場合もある。具体的には、梱包する直前において、ポリマー樹脂内の水分量を１０〔％〕以下、望ましくは５〔％〕以下とした後に梱包することが好ましい。
【００６２】
また、スタンパー１３は複数回利用することが可能であることから、ステップ１１０の剥離工程後のスタンパー１３を用いて、ステップ１０６のポリマー溶液塗布工程、ステップ１０８のポリマー溶液乾燥工程、ステップ１１０の剥離工程を繰り返すことにより、複数のマイクロニードルシート１６を短時間に低コストで複数作製することができる。尚、スタンパー１３は永久的に使用することができるものではないため、使用することができなくなった場合には、ステップ１０４のスタンパー作製工程を行うことにより作製可能である。
【００６３】
このように、シート表面に多数の角錐状又は円錐状の微小針が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシートの製造方法において、微小針アレイを形成するためのスタンパーに、ゲル化可能なポリマー樹脂を溶媒に溶解したポリマー溶液を塗布するポリマー溶液塗布工程と、塗布されたポリマー溶液をゲル化させて体積が所定以上の収縮率で収縮した凝固体を形成するとともに、ゲル化した凝固体中の溶媒を蒸発して乾燥するポリマー溶液乾燥工程と、乾燥後の凝固体を前記スタンパーから剥離する剥離工程と、でマイクロニードルシートを製造することで、角錐状又は円錐状の微小針１７の稜線１７Ａが微小針内側に湾曲した形状のマイクロニードルシート１６を製造することができるので、皮膚にすんなりと突き刺すことのできるマイクロニードルシート１６を得ることができる。また、このようにマイクロニードルシート１６を製造することで、低い製造コストおよび高い歩留まりでマイクロニードルシート１６を提供することができる。
【００６４】
ここで、前記所定以上の収縮率が７０％以上であることが好ましい。凝固体の収縮率が７０％以上にするには、ポリマー樹脂の種類の選択、溶媒に対するポリマー樹脂の濃度の調整、ゲル化剤の添加、乾燥条件のうちの少なくとも１つを行うことで達成することができる。
【００６５】
実際のマイクロニードルシート１６の製造には、スタンパー１３を複数用意しておき、同時に製造を行うことにより、高い生産性で製造を行うことができる。
【実施例】
【００６６】
本実施の形態における実施例を以下に示す。
【００６７】
〔実施例１〕
実施例１では、Ｎｉからなる金属板に、ダイヤモンドバイトによる切削加工を行い、図５（ｂ）における四角錐の形状部１２の底辺Ｘが２００〔μｍ〕、高さＹが４００〔μｍ〕、ピッチが１０００〔μｍ〕である四角錐アレイの形成された原版１１を作製した。
【００６８】
この原版１１にシリコーン樹脂（ＰＤＭＳ）を流し込み硬化させ、図３（ｃ）に示す原版１１とは反転形状のスタンパー１３を作製する。
【００６９】
ゼラチンを水に溶かし、攪拌し膨潤させた後、４０〔℃〕に加熱・溶解させてゼラチン濃度２０〔％〕のポリマー樹脂を溶解した溶液を作製する。この溶液をスピンコーターによりスタンパー１３の凹凸の形成されている面に塗布する。この溶液には投与される薬品が適量混入されている。この際、減圧チャンバー等において、減圧状態において行う。
【００７０】
ゼラチンを水で溶かしたポリマー樹脂を溶解した溶液を塗布したものに、１５〔℃〕の冷風を２０〔秒〕間与え完全にゲル化させた後、５０〔℃〕、相対湿度１５〔％〕の温風を３０〔分〕間与えて十分乾燥させ、固化させる。
【００７１】
この後、図４（ｂ）に示すように粘着層の形成されている厚さ１２０〔μｍ〕のＰＥＴシートをスタンパー１３上の固化したポリマー樹脂１４に付着させ粘着させた後、図８に示すようにローラ１８により端部より、固化したポリマー樹脂１４をめくるように剥離する。これにより、皮膚にすんなりと突き刺すことができる高精度のマイクロニードルシート１６を作製することができる。
【００７２】
〔実施例２〕
実施例１において、ゼラチンの濃度および乾燥条件を変え、ゼラチンの硬化時の収縮率を変化させ、マイクロニードルシート１６を作製した。マイクロスコープでの観察から、収縮率を測定して、５０〜７５％のサンプルを作製した。これらのサンプルを擬似皮膚（シリコーンゴム）にニードル１本当りの定荷重を与えて、ニードルが擬似皮膚に刺さるかどうかを判定したところ、表１のようになり、収縮が大きいほど、四角錐の側面（稜線）が湾曲することで、低荷重で刺さりやすいことが確認できた。
【００７３】
【表１】
【００７４】
以上、本発明に係るマイクロニードルシート及びその製造方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係るマイクロニードルシートの製造方法のフローチャート
【図２】本発明に係るマイクロニードルシートの製造装置の構成図
【図３】本発明に係るマイクロニードルシートの製造方法の工程図（１）
【図４】本発明に係るマイクロニードルシートの製造方法の工程図（２）
【図５】本発明に係るマイクロニードルシートの角錐状の微小針の斜視図及び断面図
【図６】本発明に係るマイクロニードルシートの円錐状の微小針の斜視図及び断面図
【図７】本発明における稜線または円錐面の母線の始点と終点を説明する説明図
【図８】本発明における剥離工程の説明図
【符号の説明】
【００７６】
１１…原版、１２…円錐又は角錐の形状部、１３…スタンパー、１４…ポリマー樹脂、１５…ＰＥＴシート、１６…マイクロニードルシート、１７…微小針、１７Ａ…微小針の稜線、１７Ｂ…微小針の先端、１７Ｃ…角錐面、Ｌ…稜線の始点と終点とを結ぶ線分の長さ、Ｘ…底面の一辺、Ｙ…高さ、Ｚ…最大深さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート表面に多数の角錐状の微小針が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシートにおいて、
前記角錐状の微小針の稜線が、該微小針の内側に湾曲した形状であることを特徴とするマイクロニードルシート。
【請求項２】
前記稜線の湾曲の最大深さＺは、稜線の始点と終点とを結ぶ線分の長さをＬとしたとき、０．０４×Ｌ以上０．２×Ｌ以下であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロニードルシート。
【請求項３】
前記角錐状の微小針の稜線が該稜線同士の間の角錐面よりも張り出していることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロニードルシート。
【請求項４】
前記微小針の稜線の鋭利性を示す曲率半径が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載のマイクロニードルシート。
【請求項５】
シート表面に多数の円錐状の微小針が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシートにおいて、
前記円錐状の微小針の円錐面が、前記微小針の内側に湾曲していることを特徴とするマイクロニードルシート。
【請求項６】
前記円錐面の湾曲の最大深さＺ’は、円錐面の母線の始点と終点とを結ぶ線分の長さをＬ’としたとき、０．０４×Ｌ’以上０．２×Ｌ’以下であることを特徴とする請求項５に記載のマイクロニードルシート。
【請求項７】
前記微小針の先端の鋭利性を示す曲率半径が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１に記載のマイクロニードルシート。
【請求項８】
前記微小針は、底面の一辺又は直径が、３０μｍ以上３００μｍ以下であり、高さが５０μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１に記載のマイクロニードルシート。
【請求項９】
シート表面に多数の角錐状又は円錐状の微小針が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシートの製造方法において、
前記微小針アレイを形成するためのスタンパーに、ゲル化可能なポリマー樹脂を溶媒に溶解したポリマー溶液を塗布するポリマー溶液塗布工程と、
前記塗布されたポリマー溶液をゲル化させて体積が所定以上の収縮率で収縮した凝固体を形成するとともに、ゲル化した凝固体中の前記溶媒を蒸発して乾燥するポリマー溶液乾燥工程と、
前記乾燥後の前記凝固体を前記スタンパーから剥離する剥離工程と、を備えたことを特徴とするマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１０】
前記所定以上の収縮率は７０％以上であることを特徴とする請求項９に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１１】
前記凝固体の収縮率が７０％以上になるように、前記ポリマー樹脂の種類の選択、前記溶媒に対する前記ポリマー樹脂の濃度の調整、ゲル化剤の添加、乾燥条件のうちの少なくとも１つを行うことを特徴とする請求項９又は１０に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１２】
前記ポリマー樹脂が、水溶性であることを特徴とする請求項９〜１１の何れか１に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１３】
前記ポリマー樹脂は、ゼラチン、アガロース、マルトース、ペクチン、ジェランガム、カラギナン、キサンタンガム、アルギン酸、デンプンの何れかの材料又はこれらの材料の組合せであることを特徴とする請求項９〜１２の何れか１に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１４】
前記ポリマー樹脂を前記スタンパーから剥離する際に、基材シートを前記スタンパーに前記ポリマー樹脂を介して重ね合わせて接着し剥離することを特徴とする請求項９〜１３の何れか１に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１５】
前記基材シートを前記スタンパーから剥離する際に、該シートの端部から徐々に剥離することを特徴とする請求項９〜１４の何れか１に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１】
シート表面に多数の角錐状の微小針が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシートにおいて、
前記角錐状の微小針の稜線が、該微小針の内側に湾曲した形状であることを特徴とするマイクロニードルシート。
【請求項２】
前記稜線の湾曲の最大深さＺは、稜線の始点と終点とを結ぶ線分の長さをＬとしたとき、０．０４×Ｌ以上０．２×Ｌ以下であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロニードルシート。
【請求項３】
前記角錐状の微小針の稜線が該稜線同士の間の角錐面よりも張り出していることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロニードルシート。
【請求項４】
前記微小針の稜線の鋭利性を示す曲率半径が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１に記載のマイクロニードルシート。
【請求項５】
シート表面に多数の円錐状の微小針が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシートにおいて、
前記円錐状の微小針の円錐面が、前記微小針の内側に湾曲していることを特徴とするマイクロニードルシート。
【請求項６】
前記円錐面の湾曲の最大深さＺ’は、円錐面の母線の始点と終点とを結ぶ線分の長さをＬ’としたとき、０．０４×Ｌ’以上０．２×Ｌ’以下であることを特徴とする請求項５に記載のマイクロニードルシート。
【請求項７】
前記微小針の先端の鋭利性を示す曲率半径が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１に記載のマイクロニードルシート。
【請求項８】
前記微小針は、底面の一辺又は直径が、３０μｍ以上３００μｍ以下であり、高さが５０μｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１に記載のマイクロニードルシート。
【請求項９】
シート表面に多数の角錐状又は円錐状の微小針が形成された微小針アレイを有するマイクロニードルシートの製造方法において、
前記微小針アレイを形成するためのスタンパーに、ゲル化可能なポリマー樹脂を溶媒に溶解したポリマー溶液を塗布するポリマー溶液塗布工程と、
前記塗布されたポリマー溶液をゲル化させて体積が所定以上の収縮率で収縮した凝固体を形成するとともに、ゲル化した凝固体中の前記溶媒を蒸発して乾燥するポリマー溶液乾燥工程と、
前記乾燥後の前記凝固体を前記スタンパーから剥離する剥離工程と、を備えたことを特徴とするマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１０】
前記所定以上の収縮率は７０％以上であることを特徴とする請求項９に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１１】
前記凝固体の収縮率が７０％以上になるように、前記ポリマー樹脂の種類の選択、前記溶媒に対する前記ポリマー樹脂の濃度の調整、ゲル化剤の添加、乾燥条件のうちの少なくとも１つを行うことを特徴とする請求項９又は１０に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１２】
前記ポリマー樹脂が、水溶性であることを特徴とする請求項９〜１１の何れか１に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１３】
前記ポリマー樹脂は、ゼラチン、アガロース、マルトース、ペクチン、ジェランガム、カラギナン、キサンタンガム、アルギン酸、デンプンの何れかの材料又はこれらの材料の組合せであることを特徴とする請求項９〜１２の何れか１に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１４】
前記ポリマー樹脂を前記スタンパーから剥離する際に、基材シートを前記スタンパーに前記ポリマー樹脂を介して重ね合わせて接着し剥離することを特徴とする請求項９〜１３の何れか１に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【請求項１５】
前記基材シートを前記スタンパーから剥離する際に、該シートの端部から徐々に剥離することを特徴とする請求項９〜１４の何れか１に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１４２１８３（Ｐ２００８−１４２１８３Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３０６９８（Ｐ２００６−３３０６９８）
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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