高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法及び製造装置
【課題】 低い製造コスト、高い歩留まりという量産化に適した高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】 凸部アレイの反転型である凹部アレイが形成されたスタンパー１３、１３…をスットカ２０から取り出す取出し工程３０と、取り出したスタンパー１３の凹部アレイに樹脂ポリマーの溶解液１６を注入させて該樹脂ポリマーの溶解液１６で凸部アレイを製造する注入工程４０と、凸部アレイが形成された樹脂ポリマーの溶解液１６を乾燥し硬化させる乾燥工程５０と、硬化した樹脂ポリマーの凝固体をスタンパー１３から剥離する剥離工程と、剥離された後のスタンパー１３をストッカ２０に戻す戻し工程７０と、により製造されることを特徴とする。
【解決手段】 凸部アレイの反転型である凹部アレイが形成されたスタンパー１３、１３…をスットカ２０から取り出す取出し工程３０と、取り出したスタンパー１３の凹部アレイに樹脂ポリマーの溶解液１６を注入させて該樹脂ポリマーの溶解液１６で凸部アレイを製造する注入工程４０と、凸部アレイが形成された樹脂ポリマーの溶解液１６を乾燥し硬化させる乾燥工程５０と、硬化した樹脂ポリマーの凝固体をスタンパー１３から剥離する剥離工程と、剥離された後のスタンパー１３をストッカ２０に戻す戻し工程７０と、により製造されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法及び製造装置に関するものであり、特に、皮膚表層または皮膚角質層において、簡便に、かつ効率的に薬品等を注入するマイクロニードルシートと称される機能性膜の製造方法及び製造装置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５に記載されている高アスペクト比構造を有する機能性膜を用い、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】特開２００３−２３８３４７号公報
【特許文献２】特開２００６−５１３６１号公報
【特許文献３】特開２００６−３４５９８３号公報
【特許文献４】特開２００４−２８８７８３号公報
【特許文献５】特開２００６−３２０９８６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１〜５に開示されている発明は、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。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低い製造コスト、高い歩留まりという量産化に適した高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法及び製造装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、表面に高アスペクト比構造の凸部が複数配列された凸部アレイを有する機能性膜の製造方法において、前記凸部アレイの反転型である凹部アレイが形成されたスタンパーをストッカから取り出す取出し工程と、前記取り出したスタンパーの凹部アレイに樹脂ポリマーの溶解液を注入させて該樹脂ポリマーの溶解液で前記凸部アレイを製造する注入工程と、前記凸部アレイが形成された前記樹脂ポリマーの溶解液を乾燥し硬化させる乾燥工程と、前記硬化した樹脂ポリマーの凝固体を前記スタンパーから剥離する剥離工程と、前記剥離された後のスタンパーを前記ストッカに戻す戻し工程と、を備えたことを特徴とする高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【０００７】
請求項１によれば、スットカに保管されているスタンパーを取り出し、そのスタンパーに樹脂ポリマーの溶解液を注入し、樹脂ポリマーの溶解液を乾燥し硬化させ、硬化した樹脂ポリマーの凝集体をスタンパーから剥離し、スタンパーはストッカに戻すという方法により、低い製造コスト、高い歩留まりという量産化に適した高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法を提供することがきる。尚、ここで、高アスペクト比構造とは凸部の底辺の直径に対して高さの比率が高い構造を云う。
【０００８】
請求項２に記載された発明は、前記スタンパーは、前記凸部アレイが形成された原版の反転品を複数マトリックス状に繋ぎ合わせて形成した大面積のスタンパー、若しくは前記原版の複製品を複数マトリックス状に繋ぎ合わせ、その反転品として製造した大面積のスタンパーであることを特徴とする請求項１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【０００９】
請求項２によれば、凸部アレイが形成された原版の反転品の部分は１つではなく複数であっても良い。原版の反転品を作製してマトリクス状に繋ぎ合せたもの、若しくは原版の複製品を繋ぎ合せて反転品を取ったものであることで、複数の高アスペクト比構造の部分を１つのスタンパーに設けることができるので、低い製造コスト、高い歩留まりという量産化に適した高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法を提供することができる。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、前記大面積のスタンパーのマトリックス状に形成された繋ぎ合わせた部分には、撥水材料が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００１１】
請求項３によれば、大面積のスタンパーのマトリックス状に形成された繋ぎ合わせた部分には、撥水材料が設けられているので、高アスペクト比構造パターン部に効率良く樹脂ポリマーが流れ込み高い歩留まりが達成される。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記注入工程において前記大面積のスタンパーに溶解液を注入する場合には、前記マトリックス状に形成された繋ぎ合わせ部分で囲まれた内側領域のみに溶解液を滴下することを特徴とする請求項２又は３に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００１３】
請求項４によれば、マトリックス状に形成された繋ぎ合わせ部分で囲まれた内側領域（スタンパーの高アスペクト比構造パターン部）にのみに樹脂ポリマーの溶解液を滴下することで、溶解液の無駄が減り、低い製造コストで高アスペクト比構造を有する機能性膜を得ることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記マトリックス状に形成された繋ぎ合わせ部分には、格子状部材を嵌め込むための格子状溝が形成されていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００１５】
請求項５によれば、マトリックス状に形成された繋ぎ合わせ部分には、格子状部材を嵌め込むための格子状溝が形成されていることが好ましい。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記乾燥工程を減圧乾燥で行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００１７】
請求項６によれば、乾燥工程を減圧状態で行うことで、高アスペクト比構造に欠陥の無い機能性膜を提供することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、前記乾燥工程では、乾燥ゾーン内に前記スタンパーをコンベア搬送させながら連続的に乾燥するコンベア乾燥を行うことを特徴とする請求項１〜６の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００１９】
請求項７によれば、スタンパーをコンベアで搬送させながら溶解液を乾燥させるので、効率的に機能性膜を製造することができる。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、前記剥離工程において前記大面積のスタンパーから前記凝固体を剥離する場合には、前記格子状溝に前記格子状部材を嵌め込んだ後、基材シートを前記スタンパーに重ね合わせて接着し、前記格子状部材で前記基材シートを持ち上げることにより前記凝固体を前記スタンパーから剥離することを特徴とする請求項５に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００２１】
請求項８によれば、格子状溝に前記格子状部材を嵌め込んだ後、基材シートをスタンパーに重ね合わせて接着し、格子状部材で基材シートを持ち上げることにより凝固体をスタンパーから剥離することで、好適に高アスペクト比構造を有する機能性膜を得ることができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、前記基材シートの片面には、予め粘着層が塗布されていることを特徴とする請求項８に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００２３】
請求項９によれば、基材シートの片面には、予め粘着層が塗布されていることが好ましい。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、前記スタンパーから剥離した凝固体を再乾燥させることを特徴とする請求項１〜９の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００２５】
請求項１０によれば、スタンパーから剥離した凝固体を再乾燥させることで、残存した溶媒を蒸発することができるので好ましい。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、前記凝固体を剥離した前記スタンパーを、洗浄して前記ストッカへ戻すことを特徴とする請求項１〜１０の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００２７】
請求項１１によれば、凝固体を剥離したスタンパーを洗浄してストッカへ戻すことで、高い歩留まりという量産化に適した高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法を提供することができる。
【００２８】
請求項１２に記載の発明は、前記洗浄は、紫外線照射又はプラズマ照射で洗浄することを特徴とする請求項１１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００２９】
請求項１２によれば、紫外線照射又はプラズマ照射で洗浄することで、スタンパーの表面を活性化させて洗浄することができるので、スタンパーの樹脂ポリマーの剥離性を維持することができ、高い歩留まりという量産化に適した高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法を提供することができる。
【００３０】
請求項１３に記載の発明は、前記樹脂ポリマーは、水溶性であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００３１】
請求項１３によれば、樹脂ポリマーが水溶性であるので、製造された高アスペクト比構造を有する機能性膜を皮膚に突き刺しても安全である。
【００３２】
請求項１４に記載の発明は、前記樹脂ポリマーは、生分解性であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００３３】
請求項１４によれば、樹脂ポリマーが生分解性であることが好ましい。
【００３４】
請求項１５に記載の発明は、前記機能性膜は、前記凸部アレイとして微小針アレイが形成されたマイクロニードルシートであることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００３５】
請求項１５によれば、機能性膜が、凸部アレイとして微小針アレイが形成されたマイクロニードルシートであることで、好適にマイクロニードルシートを提供することができる。
【００３６】
請求項１６に記載の発明は、表面に高アスペクト比構造の凸部が複数配列された凸部アレイを有する機能性膜の製造装置において、前記凸部アレイの反転型である凹部アレイが形成されたスタンパーをストッカから取り出す取出し手段と、前記取り出したスタンパーの凹部アレイに樹脂ポリマーの溶解液を注入させて該樹脂ポリマーの溶解液で前記凸部アレイを製造する注入手段と、前記凸部アレイが形成された前記樹脂ポリマーの溶解液を乾燥し硬化させる乾燥手段と、前記硬化した樹脂ポリマーの凝固体を前記スタンパーから剥離する剥離手段と、前記剥離された後のスタンパーを前記ストッカに戻す戻し手段と、を備えたことを特徴とする高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造装置である。
【００３７】
請求項１６は、請求項１の方法発明を装置発明にしたものである。
【発明の効果】
【００３８】
以上より、本発明における高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法及び製造装置によれば、低い製造コスト、高い歩留まりという量産化に適した高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法及び製造装置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】
【００３９】
以下本発明の実施の形態における高アスペクト比構造を有する機能性膜の一例としてマイクロニードルシートの製造方法及び製造装置について説明する。尚、以下マイクロニードルシートについて記載するが、マイクロニードルシート以外の高アスペクト比構造を有する機能性膜についても本発明を適用することができる。
【００４０】
最初に原版作製を行う。具体的には、図１（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。
【００４１】
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（凸部）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。
【００４２】
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。
【００４３】
次に、スタンパー作製を行う。具体的には、図１（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、安価に製造することが可能な４つの方法が考えられる。
【００４４】
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。４番目の方法は、Ｎｉ電鋳により反転品を作成する方法である。
【００４５】
このようにして作製されたスタンパー１３を図１（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、何度でも容易に作製することが可能である。
【００４６】
また、以上のように作成したスタンパーから、さらに上記４つの何れかの方法にて、再反転品である、原版の複製品を作製できる。そして、図２（ａ）に示すように、基板（ガラス板や金属板など）１４に、複数の原版複製品１１をマトリクス状に並べて貼付け、これを上記４つのいずれかの方法にて、原版の反転形状品を製造することにより、大面積のスタンパーを形成することができる。尚、剛性不足の場合には、大面積のスタンパーに別の基板１５を貼付けてもよい。このように原版１１、１１…を繋ぎ合せてその反転品を製造することにより高アスペクト比構造の部分が複数ある大面積のスタンパー１３を作成してもよい。また、同様に、原版１１の反転品を複数作製してマトリクス状に繋ぎ合せたものを大面積のスタンパーとしてもよい。
【００４７】
このように、スタンパーが、原版の反転品を作製してマトリクス状に繋ぎ合せたもの、又は、原版の複製を繋ぎ合せてその反転品を製造することにより、複数の高アスペクト比構造の部分を１つの大面積のスタンパーにすることができるので、低い製造コスト、高い歩留まりという量産化に適した高アスペクト比構造を有する機能性膜を提供することができる。
【００４８】
このように作成された複数枚のスタンパー１３、１３…は、それを順次１枚ずつ搬送して使用するため、ストッカ２０に保管される。
【００４９】
本発明は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、凸部アレイの反転型である凹部アレイが形成されたスタンパー１３、１３…をスットカ２０から取り出す取出し工程３０と、取り出したスタンパー１３の凹部アレイに樹脂ポリマーの溶解液１６を注入させて該樹脂ポリマーの溶解液１６で凸部アレイを製造する注入工程４０と、凸部アレイが形成された樹脂ポリマーの溶解液１６を乾燥し硬化させる乾燥工程５０と、硬化した樹脂ポリマーの凝固体をスタンパー１３から剥離する剥離工程と、剥離された後のスタンパー１３をストッカ２０に戻す戻し工程７０と、により製造されることを特徴とする。
【００５０】
樹脂ポリマーの溶解液１６の調整を行う。溶解液１６には、投薬する薬品を適量混入させることができる。用いられる樹脂ポリマーは、例えば、ゼラチン、アガロース、ペクチン、ジュランガム、カラギナン、キサンタンガム、アルギン酸、でんぷん等の粉体を温水で溶解することにより作製する。濃度は材料によっても異なるが１０〜２０〔％〕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。
【００５１】
このような樹脂ポリマーの溶解液１６をスタンパー１３に注入する具体的な方法は、スピンコーターを用いた塗布が挙げられる。また、大面積のスタンパー１３の場合には、溶解液１６の注入は、図４に示すように、ディスペンサ１８により、スタンパー１３の微小針を形成するため凹部にのみに溶解液１６を滴下することが考えられる。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、空気の存在により樹脂ポリマー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。
【００５２】
また、図５に示すように、大面積のスタンパー１３の繋ぎ合わせ部分には撥水材料１７が設けられていることが好ましい。スタンパー１３の繋ぎ合わせ部分に撥水材料１７が設けられているので、高アスペクト比構造パターン部に効率良く樹脂ポリマー１６が流れ込み、高価な薬品を含んだ樹脂ポリマーを節約できる。
【００５３】
次に、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す高アスペクト比構造が形成された樹脂ポリマーの溶解液１６を乾燥し硬化させる乾燥工程５０を行う。具体的には、塗布された樹脂ポリマーの溶解液１６に温風を吹付けることにより乾燥させる。尚、乾燥が長時間必要な場合は、複数のスタンパー１３、１３…が同時に乾燥できるように、長い乾燥ラインを設けて、コンベア５２で搬送させて乾燥させるとよい（図３（Ｂ）参照）。乾燥以外の工程は、短時間で可能であるため、同時に複数のスタンパーを乾燥することで、全体のサイクルタイムを短縮できる。
【００５４】
また、乾燥は、例えば、４ゾーンに分けて、（１）１５℃でのセット乾燥（低湿、風速４ｍ／ｓｅｃ）、（２）３５℃での弱風乾燥（低湿、風速８ｍ／ｓｅｃ）、（３）５０℃で強風乾燥（風速１２ｍ／ｓｅｃ）、（４)３０℃で強風乾燥（風速２０ｍ／ｓｅｃ）のように条件に設定することで効率的に乾燥できる。
【００５５】
また、塗布された樹脂ポリマーを溶解した溶液をゲル化させることにより、形状を縮小させスタンパー１３からの剥離性を高める場合においては、低湿度の冷風を流すことにより樹脂ポリマーを溶解した溶液をゲル化させることができる。この場合では、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、樹脂ポリマー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、塗布された樹脂ポリマー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３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、固化する。樹脂ポリマーが固化することにより、樹脂ポリマー溶解液を注入した際の状態よりも縮小し、特に、ゲル化を行う場合は顕著に縮小する。これにより、後述するスタンパー１３から樹脂ポリマー１６の剥離が容易となる。また、この工程においては、樹脂ポリマーの水分量が低くなりすぎると剥離しにくくなるため、弾力性を維持している状態の水分量を残存させておくことが好ましい。具体的には、樹脂ポリマーを構成する材料にも依存するが、１０〜２０〔％〕の水分量となったところで、乾燥を停止するか、若しくは、２５〔℃〕、相対湿度４０〔％〕程度の風を吹付ける。
【００５６】
次に、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す硬化した樹脂ポリマーの凝集体をスタンパー１３から剥離する剥離工程６０を行う。具体的には、図３（Ａ）に示すように、スタンパー１３上で乾燥し固化した樹脂ポリマー１６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１９を付着させた後、端部より基材１９をめくるように剥離を行う。このようにして、図３に示すように、マイクロニードルシート１６が完成する。
【００５７】
硬化した樹脂ポリマーの凝集体をスタンパー１３から剥離する剥離工程６０は、最も重要な工程である。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、本実施の形態においては、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。
【００５８】
更には、硬化した樹脂ポリマーの凝集体をスタンパー１３から剥離する剥離工程６０では、図６に示すように、大面積のスタンパー１３の繋ぎ合わせ部分には、格子状部材２４を通せる溝２４が形成されていることが好ましい。図４（ｂ）のように、格子状部材２４と粘着剤付き基材１９の四隅を同時に引き上げることで、応力の集中を緩和し、剥離時での欠陥発生を抑制できる。
【００５９】
尚、樹脂ポリマー１６の表面の微小針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、樹脂ポリマー内の水分量を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。
【００６０】
そして、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、剥離工程６０後のスタンパー１３をストッカ２０に戻す。
【００６１】
以上説明したように、凸部アレイの反転型である凹部アレイが形成されたスタンパー１３、１３…をスットカ２０から取り出す取出し工程３０と、取り出したスタンパー１３の凹部アレイに樹脂ポリマーの溶解液１６を注入させて該樹脂ポリマーの溶解液１６で凸部アレイを製造する注入工程４０と、凸部アレイが形成された樹脂ポリマーの溶解液１６を乾燥し硬化させる乾燥工程５０と、硬化した樹脂ポリマーの凝固体をスタンパー１３から剥離する剥離工程と、剥離された後のスタンパー１３をストッカ２０に戻す戻し工程７０と、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作製することができる。
【００６２】
尚、剥離後のスタンパー１３をストッカに戻す前に、スタンパーを洗浄することが好ましい。剥離後したスタンパー１３を、例えば、ＵＶ照射やプラズマ照射など行うことでスタンパー１３表面が活性化するので、エアの吹き付けやエアの吸い込みを行うことで効果的にゴミ、塵、樹脂ポリマーの粉などを取り除くことができる。
【００６３】
そして、洗浄前後のスタンパー１３はＣＣＤカメラなどで外観検査することが好ましい。スタンパー洗浄前の外観検査で、明らかな素材残りがあった場合、信号を送って、その製品部を抜き取る操作を行ない、且つ、スタンパー洗浄後の外観検査で、欠陥があった場合、スタンパーを抜き取り、徹底洗浄（手動）を行なうことが好ましい。尚、経皮吸収シートの場合には、レベルにもよるが、ニードル部に１０％程度以下の欠陥率は許容できる。
【００６４】
また、スタンパー１３から剥離した樹脂ポリマーの凝固体（機能性膜）は、次の工程であるトリミング（切断）工程や包装工程に送られる。機能性膜は、保護シートを重ね合せた後に裁断されて１枚の製品となる。尚、ここで、「保護シート」とは、ニードル構造を保護できるクッション材を含む。粘着層は、手で容易に剥離できることが必要である。
【実施例】
【００６５】
本実施の形態における実施例を以下に示す。
【００６６】
Ｃｕ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１（ａ）における四角錐の形状部１２が底面２００〔μｍ〕、高さ４００〔μｍ〕、ピッチ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。
【００６７】
これを原版１１として、Ｎｉ電鋳により、図１（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。
【００６８】
スタンパー１３を複数枚作製し、ストッカ２０へ配置させる。
【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〔％〕の樹脂ポリマーを溶解した溶液を作製する。保温状態のまま、タンクに保管しておく。
【００７０】
ストッカ２０からスタンパー１３を搬送して、溶解液をスタンパー１３表面に塗布する。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。
【００７１】
スタンパー１３を乾燥ゾーンのコンベアに搬送して、５０℃の温風を与えて、３０分乾燥させる。
【００７２】
この後、図３に示すように粘着層の形成されている厚さ１００〔μｍ〕のＰＥＴシート１９をスタンパー１３上の固化した樹脂ポリマー１６に付着させ粘着させた後、端部からめくるように剥離する。
【００７３】
スタンパー１３はストッカ２０へ、剥離した樹脂ポリマー１６シートは、次工程（切断、包装）へ搬送される。
【００７４】
以上の方法により、効率よく、高精度のマイクロニードルアレイシートを形成でき、量産化にも適していることがわかった。
【００７５】
以上、マイクロニードルシートを例に、本発明の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法及び製造装置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】
【００７６】
【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工程図（１）
【図２】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３（Ａ）】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（３）
【図３（Ｂ）】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（４）
【図４】樹脂ポリマーの注入方法を示す説明図
【図５】樹脂ポリマーの乾燥・硬化を示す説明図
【図６】本発明における剥離する工程を示す説明図
【符号の説明】
【００７７】
１１…原版（原版複製品）、１２…円錐又は角錐の形状部、１３…スタンパー、１４…基板、１５…基板、１６…樹脂ポリマー、１７…撥水材料、１８…ディスペンサ、１９…ＰＥＴシート（基材）、２０…ストッカ、３０…取出し工程、４０…注入工程、５０…乾燥工程、５２…コンベア、６０…剥離工程、７０…戻し工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法及び製造装置に関するものであり、特に、皮膚表層または皮膚角質層において、簡便に、かつ効率的に薬品等を注入するマイクロニードルシートと称される機能性膜の製造方法及び製造装置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５に記載されている高アスペクト比構造を有する機能性膜を用い、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】特開２００３−２３８３４７号公報
【特許文献２】特開２００６−５１３６１号公報
【特許文献３】特開２００６−３４５９８３号公報
【特許文献４】特開２００４−２８８７８３号公報
【特許文献５】特開２００６−３２０９８６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１〜５に開示されている発明は、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。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、低い製造コスト、高い歩留まりという量産化に適した高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法及び製造装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、表面に高アスペクト比構造の凸部が複数配列された凸部アレイを有する機能性膜の製造方法において、前記凸部アレイの反転型である凹部アレイが形成されたスタンパーをストッカから取り出す取出し工程と、前記取り出したスタンパーの凹部アレイに樹脂ポリマーの溶解液を注入させて該樹脂ポリマーの溶解液で前記凸部アレイを製造する注入工程と、前記凸部アレイが形成された前記樹脂ポリマーの溶解液を乾燥し硬化させる乾燥工程と、前記硬化した樹脂ポリマーの凝固体を前記スタンパーから剥離する剥離工程と、前記剥離された後のスタンパーを前記ストッカに戻す戻し工程と、を備えたことを特徴とする高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【０００７】
請求項１によれば、スットカに保管されているスタンパーを取り出し、そのスタンパーに樹脂ポリマーの溶解液を注入し、樹脂ポリマーの溶解液を乾燥し硬化させ、硬化した樹脂ポリマーの凝集体をスタンパーから剥離し、スタンパーはストッカに戻すという方法により、低い製造コスト、高い歩留まりという量産化に適した高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法を提供することがきる。尚、ここで、高アスペクト比構造とは凸部の底辺の直径に対して高さの比率が高い構造を云う。
【０００８】
請求項２に記載された発明は、前記スタンパーは、前記凸部アレイが形成された原版の反転品を複数マトリックス状に繋ぎ合わせて形成した大面積のスタンパー、若しくは前記原版の複製品を複数マトリックス状に繋ぎ合わせ、その反転品として製造した大面積のスタンパーであることを特徴とする請求項１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【０００９】
請求項２によれば、凸部アレイが形成された原版の反転品の部分は１つではなく複数であっても良い。原版の反転品を作製してマトリクス状に繋ぎ合せたもの、若しくは原版の複製品を繋ぎ合せて反転品を取ったものであることで、複数の高アスペクト比構造の部分を１つのスタンパーに設けることができるので、低い製造コスト、高い歩留まりという量産化に適した高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法を提供することができる。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、前記大面積のスタンパーのマトリックス状に形成された繋ぎ合わせた部分には、撥水材料が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００１１】
請求項３によれば、大面積のスタンパーのマトリックス状に形成された繋ぎ合わせた部分には、撥水材料が設けられているので、高アスペクト比構造パターン部に効率良く樹脂ポリマーが流れ込み高い歩留まりが達成される。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記注入工程において前記大面積のスタンパーに溶解液を注入する場合には、前記マトリックス状に形成された繋ぎ合わせ部分で囲まれた内側領域のみに溶解液を滴下することを特徴とする請求項２又は３に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００１３】
請求項４によれば、マトリックス状に形成された繋ぎ合わせ部分で囲まれた内側領域（スタンパーの高アスペクト比構造パターン部）にのみに樹脂ポリマーの溶解液を滴下することで、溶解液の無駄が減り、低い製造コストで高アスペクト比構造を有する機能性膜を得ることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、前記マトリックス状に形成された繋ぎ合わせ部分には、格子状部材を嵌め込むための格子状溝が形成されていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００１５】
請求項５によれば、マトリックス状に形成された繋ぎ合わせ部分には、格子状部材を嵌め込むための格子状溝が形成されていることが好ましい。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、前記乾燥工程を減圧乾燥で行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００１７】
請求項６によれば、乾燥工程を減圧状態で行うことで、高アスペクト比構造に欠陥の無い機能性膜を提供することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、前記乾燥工程では、乾燥ゾーン内に前記スタンパーをコンベア搬送させながら連続的に乾燥するコンベア乾燥を行うことを特徴とする請求項１〜６の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００１９】
請求項７によれば、スタンパーをコンベアで搬送させながら溶解液を乾燥させるので、効率的に機能性膜を製造することができる。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、前記剥離工程において前記大面積のスタンパーから前記凝固体を剥離する場合には、前記格子状溝に前記格子状部材を嵌め込んだ後、基材シートを前記スタンパーに重ね合わせて接着し、前記格子状部材で前記基材シートを持ち上げることにより前記凝固体を前記スタンパーから剥離することを特徴とする請求項５に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００２１】
請求項８によれば、格子状溝に前記格子状部材を嵌め込んだ後、基材シートをスタンパーに重ね合わせて接着し、格子状部材で基材シートを持ち上げることにより凝固体をスタンパーから剥離することで、好適に高アスペクト比構造を有する機能性膜を得ることができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、前記基材シートの片面には、予め粘着層が塗布されていることを特徴とする請求項８に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００２３】
請求項９によれば、基材シートの片面には、予め粘着層が塗布されていることが好ましい。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、前記スタンパーから剥離した凝固体を再乾燥させることを特徴とする請求項１〜９の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００２５】
請求項１０によれば、スタンパーから剥離した凝固体を再乾燥させることで、残存した溶媒を蒸発することができるので好ましい。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、前記凝固体を剥離した前記スタンパーを、洗浄して前記ストッカへ戻すことを特徴とする請求項１〜１０の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００２７】
請求項１１によれば、凝固体を剥離したスタンパーを洗浄してストッカへ戻すことで、高い歩留まりという量産化に適した高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法を提供することができる。
【００２８】
請求項１２に記載の発明は、前記洗浄は、紫外線照射又はプラズマ照射で洗浄することを特徴とする請求項１１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００２９】
請求項１２によれば、紫外線照射又はプラズマ照射で洗浄することで、スタンパーの表面を活性化させて洗浄することができるので、スタンパーの樹脂ポリマーの剥離性を維持することができ、高い歩留まりという量産化に適した高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法を提供することができる。
【００３０】
請求項１３に記載の発明は、前記樹脂ポリマーは、水溶性であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００３１】
請求項１３によれば、樹脂ポリマーが水溶性であるので、製造された高アスペクト比構造を有する機能性膜を皮膚に突き刺しても安全である。
【００３２】
請求項１４に記載の発明は、前記樹脂ポリマーは、生分解性であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００３３】
請求項１４によれば、樹脂ポリマーが生分解性であることが好ましい。
【００３４】
請求項１５に記載の発明は、前記機能性膜は、前記凸部アレイとして微小針アレイが形成されたマイクロニードルシートであることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法である。
【００３５】
請求項１５によれば、機能性膜が、凸部アレイとして微小針アレイが形成されたマイクロニードルシートであることで、好適にマイクロニードルシートを提供することができる。
【００３６】
請求項１６に記載の発明は、表面に高アスペクト比構造の凸部が複数配列された凸部アレイを有する機能性膜の製造装置において、前記凸部アレイの反転型である凹部アレイが形成されたスタンパーをストッカから取り出す取出し手段と、前記取り出したスタンパーの凹部アレイに樹脂ポリマーの溶解液を注入させて該樹脂ポリマーの溶解液で前記凸部アレイを製造する注入手段と、前記凸部アレイが形成された前記樹脂ポリマーの溶解液を乾燥し硬化させる乾燥手段と、前記硬化した樹脂ポリマーの凝固体を前記スタンパーから剥離する剥離手段と、前記剥離された後のスタンパーを前記ストッカに戻す戻し手段と、を備えたことを特徴とする高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造装置である。
【００３７】
請求項１６は、請求項１の方法発明を装置発明にしたものである。
【発明の効果】
【００３８】
以上より、本発明における高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法及び製造装置によれば、低い製造コスト、高い歩留まりという量産化に適した高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法及び製造装置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】
【００３９】
以下本発明の実施の形態における高アスペクト比構造を有する機能性膜の一例としてマイクロニードルシートの製造方法及び製造装置について説明する。尚、以下マイクロニードルシートについて記載するが、マイクロニードルシート以外の高アスペクト比構造を有する機能性膜についても本発明を適用することができる。
【００４０】
最初に原版作製を行う。具体的には、図１（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。
【００４１】
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（凸部）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。
【００４２】
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。
【００４３】
次に、スタンパー作製を行う。具体的には、図１（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、安価に製造することが可能な４つの方法が考えられる。
【００４４】
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。４番目の方法は、Ｎｉ電鋳により反転品を作成する方法である。
【００４５】
このようにして作製されたスタンパー１３を図１（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、何度でも容易に作製することが可能である。
【００４６】
また、以上のように作成したスタンパーから、さらに上記４つの何れかの方法にて、再反転品である、原版の複製品を作製できる。そして、図２（ａ）に示すように、基板（ガラス板や金属板など）１４に、複数の原版複製品１１をマトリクス状に並べて貼付け、これを上記４つのいずれかの方法にて、原版の反転形状品を製造することにより、大面積のスタンパーを形成することができる。尚、剛性不足の場合には、大面積のスタンパーに別の基板１５を貼付けてもよい。このように原版１１、１１…を繋ぎ合せてその反転品を製造することにより高アスペクト比構造の部分が複数ある大面積のスタンパー１３を作成してもよい。また、同様に、原版１１の反転品を複数作製してマトリクス状に繋ぎ合せたものを大面積のスタンパーとしてもよい。
【００４７】
このように、スタンパーが、原版の反転品を作製してマトリクス状に繋ぎ合せたもの、又は、原版の複製を繋ぎ合せてその反転品を製造することにより、複数の高アスペクト比構造の部分を１つの大面積のスタンパーにすることができるので、低い製造コスト、高い歩留まりという量産化に適した高アスペクト比構造を有する機能性膜を提供することができる。
【００４８】
このように作成された複数枚のスタンパー１３、１３…は、それを順次１枚ずつ搬送して使用するため、ストッカ２０に保管される。
【００４９】
本発明は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、凸部アレイの反転型である凹部アレイが形成されたスタンパー１３、１３…をスットカ２０から取り出す取出し工程３０と、取り出したスタンパー１３の凹部アレイに樹脂ポリマーの溶解液１６を注入させて該樹脂ポリマーの溶解液１６で凸部アレイを製造する注入工程４０と、凸部アレイが形成された樹脂ポリマーの溶解液１６を乾燥し硬化させる乾燥工程５０と、硬化した樹脂ポリマーの凝固体をスタンパー１３から剥離する剥離工程と、剥離された後のスタンパー１３をストッカ２０に戻す戻し工程７０と、により製造されることを特徴とする。
【００５０】
樹脂ポリマーの溶解液１６の調整を行う。溶解液１６には、投薬する薬品を適量混入させることができる。用いられる樹脂ポリマーは、例えば、ゼラチン、アガロース、ペクチン、ジュランガム、カラギナン、キサンタンガム、アルギン酸、でんぷん等の粉体を温水で溶解することにより作製する。濃度は材料によっても異なるが１０〜２０〔％〕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。
【００５１】
このような樹脂ポリマーの溶解液１６をスタンパー１３に注入する具体的な方法は、スピンコーターを用いた塗布が挙げられる。また、大面積のスタンパー１３の場合には、溶解液１６の注入は、図４に示すように、ディスペンサ１８により、スタンパー１３の微小針を形成するため凹部にのみに溶解液１６を滴下することが考えられる。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、空気の存在により樹脂ポリマー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。
【００５２】
また、図５に示すように、大面積のスタンパー１３の繋ぎ合わせ部分には撥水材料１７が設けられていることが好ましい。スタンパー１３の繋ぎ合わせ部分に撥水材料１７が設けられているので、高アスペクト比構造パターン部に効率良く樹脂ポリマー１６が流れ込み、高価な薬品を含んだ樹脂ポリマーを節約できる。
【００５３】
次に、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す高アスペクト比構造が形成された樹脂ポリマーの溶解液１６を乾燥し硬化させる乾燥工程５０を行う。具体的には、塗布された樹脂ポリマーの溶解液１６に温風を吹付けることにより乾燥させる。尚、乾燥が長時間必要な場合は、複数のスタンパー１３、１３…が同時に乾燥できるように、長い乾燥ラインを設けて、コンベア５２で搬送させて乾燥させるとよい（図３（Ｂ）参照）。乾燥以外の工程は、短時間で可能であるため、同時に複数のスタンパーを乾燥することで、全体のサイクルタイムを短縮できる。
【００５４】
また、乾燥は、例えば、４ゾーンに分けて、（１）１５℃でのセット乾燥（低湿、風速４ｍ／ｓｅｃ）、（２）３５℃での弱風乾燥（低湿、風速８ｍ／ｓｅｃ）、（３）５０℃で強風乾燥（風速１２ｍ／ｓｅｃ）、（４)３０℃で強風乾燥（風速２０ｍ／ｓｅｃ）のように条件に設定することで効率的に乾燥できる。
【００５５】
また、塗布された樹脂ポリマーを溶解した溶液をゲル化させることにより、形状を縮小させスタンパー１３からの剥離性を高める場合においては、低湿度の冷風を流すことにより樹脂ポリマーを溶解した溶液をゲル化させることができる。この場合では、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、樹脂ポリマー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、塗布された樹脂ポリマー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３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、固化する。樹脂ポリマーが固化することにより、樹脂ポリマー溶解液を注入した際の状態よりも縮小し、特に、ゲル化を行う場合は顕著に縮小する。これにより、後述するスタンパー１３から樹脂ポリマー１６の剥離が容易となる。また、この工程においては、樹脂ポリマーの水分量が低くなりすぎると剥離しにくくなるため、弾力性を維持している状態の水分量を残存させておくことが好ましい。具体的には、樹脂ポリマーを構成する材料にも依存するが、１０〜２０〔％〕の水分量となったところで、乾燥を停止するか、若しくは、２５〔℃〕、相対湿度４０〔％〕程度の風を吹付ける。
【００５６】
次に、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す硬化した樹脂ポリマーの凝集体をスタンパー１３から剥離する剥離工程６０を行う。具体的には、図３（Ａ）に示すように、スタンパー１３上で乾燥し固化した樹脂ポリマー１６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１９を付着させた後、端部より基材１９をめくるように剥離を行う。このようにして、図３に示すように、マイクロニードルシート１６が完成する。
【００５７】
硬化した樹脂ポリマーの凝集体をスタンパー１３から剥離する剥離工程６０は、最も重要な工程である。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、本実施の形態においては、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。
【００５８】
更には、硬化した樹脂ポリマーの凝集体をスタンパー１３から剥離する剥離工程６０では、図６に示すように、大面積のスタンパー１３の繋ぎ合わせ部分には、格子状部材２４を通せる溝２４が形成されていることが好ましい。図４（ｂ）のように、格子状部材２４と粘着剤付き基材１９の四隅を同時に引き上げることで、応力の集中を緩和し、剥離時での欠陥発生を抑制できる。
【００５９】
尚、樹脂ポリマー１６の表面の微小針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、樹脂ポリマー内の水分量を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。
【００６０】
そして、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、剥離工程６０後のスタンパー１３をストッカ２０に戻す。
【００６１】
以上説明したように、凸部アレイの反転型である凹部アレイが形成されたスタンパー１３、１３…をスットカ２０から取り出す取出し工程３０と、取り出したスタンパー１３の凹部アレイに樹脂ポリマーの溶解液１６を注入させて該樹脂ポリマーの溶解液１６で凸部アレイを製造する注入工程４０と、凸部アレイが形成された樹脂ポリマーの溶解液１６を乾燥し硬化させる乾燥工程５０と、硬化した樹脂ポリマーの凝固体をスタンパー１３から剥離する剥離工程と、剥離された後のスタンパー１３をストッカ２０に戻す戻し工程７０と、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作製することができる。
【００６２】
尚、剥離後のスタンパー１３をストッカに戻す前に、スタンパーを洗浄することが好ましい。剥離後したスタンパー１３を、例えば、ＵＶ照射やプラズマ照射など行うことでスタンパー１３表面が活性化するので、エアの吹き付けやエアの吸い込みを行うことで効果的にゴミ、塵、樹脂ポリマーの粉などを取り除くことができる。
【００６３】
そして、洗浄前後のスタンパー１３はＣＣＤカメラなどで外観検査することが好ましい。スタンパー洗浄前の外観検査で、明らかな素材残りがあった場合、信号を送って、その製品部を抜き取る操作を行ない、且つ、スタンパー洗浄後の外観検査で、欠陥があった場合、スタンパーを抜き取り、徹底洗浄（手動）を行なうことが好ましい。尚、経皮吸収シートの場合には、レベルにもよるが、ニードル部に１０％程度以下の欠陥率は許容できる。
【００６４】
また、スタンパー１３から剥離した樹脂ポリマーの凝固体（機能性膜）は、次の工程であるトリミング（切断）工程や包装工程に送られる。機能性膜は、保護シートを重ね合せた後に裁断されて１枚の製品となる。尚、ここで、「保護シート」とは、ニードル構造を保護できるクッション材を含む。粘着層は、手で容易に剥離できることが必要である。
【実施例】
【００６５】
本実施の形態における実施例を以下に示す。
【００６６】
Ｃｕ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１（ａ）における四角錐の形状部１２が底面２００〔μｍ〕、高さ４００〔μｍ〕、ピッチ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。
【００６７】
これを原版１１として、Ｎｉ電鋳により、図１（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。
【００６８】
スタンパー１３を複数枚作製し、ストッカ２０へ配置させる。
【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〔％〕の樹脂ポリマーを溶解した溶液を作製する。保温状態のまま、タンクに保管しておく。
【００７０】
ストッカ２０からスタンパー１３を搬送して、溶解液をスタンパー１３表面に塗布する。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。
【００７１】
スタンパー１３を乾燥ゾーンのコンベアに搬送して、５０℃の温風を与えて、３０分乾燥させる。
【００７２】
この後、図３に示すように粘着層の形成されている厚さ１００〔μｍ〕のＰＥＴシート１９をスタンパー１３上の固化した樹脂ポリマー１６に付着させ粘着させた後、端部からめくるように剥離する。
【００７３】
スタンパー１３はストッカ２０へ、剥離した樹脂ポリマー１６シートは、次工程（切断、包装）へ搬送される。
【００７４】
以上の方法により、効率よく、高精度のマイクロニードルアレイシートを形成でき、量産化にも適していることがわかった。
【００７５】
以上、マイクロニードルシートを例に、本発明の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法及び製造装置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】
【００７６】
【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工程図（１）
【図２】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３（Ａ）】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（３）
【図３（Ｂ）】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（４）
【図４】樹脂ポリマーの注入方法を示す説明図
【図５】樹脂ポリマーの乾燥・硬化を示す説明図
【図６】本発明における剥離する工程を示す説明図
【符号の説明】
【００７７】
１１…原版（原版複製品）、１２…円錐又は角錐の形状部、１３…スタンパー、１４…基板、１５…基板、１６…樹脂ポリマー、１７…撥水材料、１８…ディスペンサ、１９…ＰＥＴシート（基材）、２０…ストッカ、３０…取出し工程、４０…注入工程、５０…乾燥工程、５２…コンベア、６０…剥離工程、７０…戻し工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に高アスペクト比構造の凸部が複数配列された凸部アレイを有する機能性膜の製造方法において、
前記凸部アレイの反転型である凹部アレイが形成されたスタンパーをストッカから取り出す取出し工程と、
前記取り出したスタンパーの凹部アレイに樹脂ポリマーの溶解液を注入させて該樹脂ポリマーの溶解液で前記凸部アレイを製造する注入工程と、
前記凸部アレイが形成された前記樹脂ポリマーの溶解液を乾燥し硬化させる乾燥工程と、
前記硬化した樹脂ポリマーの凝固体を前記スタンパーから剥離する剥離工程と、
前記剥離された後のスタンパーを前記ストッカに戻す戻し工程と、を備えたことを特徴とする高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項２】
前記スタンパーは、
前記凸部アレイが形成された原版の反転品を複数マトリックス状に繋ぎ合わせて形成した大面積のスタンパー、若しくは前記原版の複製品を複数マトリックス状に繋ぎ合わせ、その反転品として製造した大面積のスタンパーであることを特徴とする請求項１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項３】
前記大面積のスタンパーのマトリックス状に形成された繋ぎ合わせた部分には、撥水材料が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項４】
前記注入工程において前記大面積のスタンパーに溶解液を注入する場合には、前記マトリックス状に形成された繋ぎ合わせ部分で囲まれた内側領域のみに溶解液を滴下することを特徴とする請求項２又は３に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項５】
前記マトリックス状に形成された繋ぎ合わせ部分には、格子状部材を嵌め込むための格子状溝が形成されていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項６】
前記乾燥工程を減圧乾燥で行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項７】
前記乾燥工程では、乾燥ゾーン内に前記スタンパーをコンベア搬送させながら連続的に乾燥するコンベア乾燥を行うことを特徴とする請求項１〜６の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項８】
前記剥離工程において前記大面積のスタンパーから前記凝固体を剥離する場合には、前記格子状溝に前記格子状部材を嵌め込んだ後、基材シートを前記スタンパーに重ね合わせて接着し、前記格子状部材で前記基材シートを持ち上げることにより前記凝固体を前記スタンパーから剥離することを特徴とする請求項５に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項９】
前記基材シートの片面には、予め粘着層が塗布されていることを特徴とする請求項８に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項１０】
前記スタンパーから剥離した凝固体を再乾燥させることを特徴とする請求項１〜９の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項１１】
前記凝固体を剥離した前記スタンパーを、洗浄して前記ストッカへ戻すことを特徴とする請求項１〜１０の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項１２】
前記洗浄は、紫外線照射又はプラズマ照射で洗浄することを特徴とする請求項１１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項１３】
前記樹脂ポリマーは、水溶性であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項１４】
前記樹脂ポリマーは、生分解性であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項１５】
前記機能性膜は、前記凸部アレイとして微小針アレイが形成されたマイクロニードルシートであることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項１６】
表面に高アスペクト比構造の凸部が複数配列された凸部アレイを有する機能性膜の製造装置において、
前記凸部アレイの反転型である凹部アレイが形成されたスタンパーをストッカから取り出す取出し手段と、
前記取り出したスタンパーの凹部アレイに樹脂ポリマーの溶解液を注入させて該樹脂ポリマーの溶解液で前記凸部アレイを製造する注入手段と、
前記凸部アレイが形成された前記樹脂ポリマーの溶解液を乾燥し硬化させる乾燥手段と、
前記硬化した樹脂ポリマーの凝固体を前記スタンパーから剥離する剥離手段と、
前記剥離された後のスタンパーを前記ストッカに戻す戻し手段と、を備えたことを特徴とする高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造装置。
【請求項１】
表面に高アスペクト比構造の凸部が複数配列された凸部アレイを有する機能性膜の製造方法において、
前記凸部アレイの反転型である凹部アレイが形成されたスタンパーをストッカから取り出す取出し工程と、
前記取り出したスタンパーの凹部アレイに樹脂ポリマーの溶解液を注入させて該樹脂ポリマーの溶解液で前記凸部アレイを製造する注入工程と、
前記凸部アレイが形成された前記樹脂ポリマーの溶解液を乾燥し硬化させる乾燥工程と、
前記硬化した樹脂ポリマーの凝固体を前記スタンパーから剥離する剥離工程と、
前記剥離された後のスタンパーを前記ストッカに戻す戻し工程と、を備えたことを特徴とする高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項２】
前記スタンパーは、
前記凸部アレイが形成された原版の反転品を複数マトリックス状に繋ぎ合わせて形成した大面積のスタンパー、若しくは前記原版の複製品を複数マトリックス状に繋ぎ合わせ、その反転品として製造した大面積のスタンパーであることを特徴とする請求項１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項３】
前記大面積のスタンパーのマトリックス状に形成された繋ぎ合わせた部分には、撥水材料が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項４】
前記注入工程において前記大面積のスタンパーに溶解液を注入する場合には、前記マトリックス状に形成された繋ぎ合わせ部分で囲まれた内側領域のみに溶解液を滴下することを特徴とする請求項２又は３に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項５】
前記マトリックス状に形成された繋ぎ合わせ部分には、格子状部材を嵌め込むための格子状溝が形成されていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項６】
前記乾燥工程を減圧乾燥で行うことを特徴とする請求項１〜５の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項７】
前記乾燥工程では、乾燥ゾーン内に前記スタンパーをコンベア搬送させながら連続的に乾燥するコンベア乾燥を行うことを特徴とする請求項１〜６の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項８】
前記剥離工程において前記大面積のスタンパーから前記凝固体を剥離する場合には、前記格子状溝に前記格子状部材を嵌め込んだ後、基材シートを前記スタンパーに重ね合わせて接着し、前記格子状部材で前記基材シートを持ち上げることにより前記凝固体を前記スタンパーから剥離することを特徴とする請求項５に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項９】
前記基材シートの片面には、予め粘着層が塗布されていることを特徴とする請求項８に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項１０】
前記スタンパーから剥離した凝固体を再乾燥させることを特徴とする請求項１〜９の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項１１】
前記凝固体を剥離した前記スタンパーを、洗浄して前記ストッカへ戻すことを特徴とする請求項１〜１０の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項１２】
前記洗浄は、紫外線照射又はプラズマ照射で洗浄することを特徴とする請求項１１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項１３】
前記樹脂ポリマーは、水溶性であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項１４】
前記樹脂ポリマーは、生分解性であることを特徴とする請求項１〜１３の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項１５】
前記機能性膜は、前記凸部アレイとして微小針アレイが形成されたマイクロニードルシートであることを特徴とする請求項１〜１４の何れか１に記載の高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造方法。
【請求項１６】
表面に高アスペクト比構造の凸部が複数配列された凸部アレイを有する機能性膜の製造装置において、
前記凸部アレイの反転型である凹部アレイが形成されたスタンパーをストッカから取り出す取出し手段と、
前記取り出したスタンパーの凹部アレイに樹脂ポリマーの溶解液を注入させて該樹脂ポリマーの溶解液で前記凸部アレイを製造する注入手段と、
前記凸部アレイが形成された前記樹脂ポリマーの溶解液を乾燥し硬化させる乾燥手段と、
前記硬化した樹脂ポリマーの凝固体を前記スタンパーから剥離する剥離手段と、
前記剥離された後のスタンパーを前記ストッカに戻す戻し手段と、を備えたことを特徴とする高アスペクト比構造を有する機能性膜の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３（Ａ）】
【図３（Ｂ）】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３（Ａ）】
【図３（Ｂ）】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２４５９５５（Ｐ２００８−２４５９５５Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９１５２０（Ｐ２００７−９１５２０）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【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１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【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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