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特許6985233針状突起を有する原版の製造方法、及びマイクロニードルアレイの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6985233
(24)【登録日】2021年11月29日
(45)【発行日】2021年12月22日
(54)【発明の名称】針状突起を有する原版の製造方法、及びマイクロニードルアレイの製造方法
(51)【国際特許分類】
A61M 37/00 20060101AFI20211213BHJP
【ＦＩ】
A61M37/00 505
A61M37/00 530
【請求項の数】10
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2018-194095(P2018-194095)
(22)【出願日】2018年10月15日
(65)【公開番号】特開2020-62078(P2020-62078A)
(43)【公開日】2020年4月23日
【審査請求日】2021年1月8日
(73)【特許権者】
【識別番号】306037311
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100083116
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲三
(74)【代理人】
【識別番号】100170069
【弁理士】
【氏名又は名称】大原 一樹
(74)【代理人】
【識別番号】100128635
【弁理士】
【氏名又は名称】松村 潔
(74)【代理人】
【識別番号】100140992
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲政
(72)【発明者】
【氏名】オリ リカルド イチロ
(72)【発明者】
【氏名】柳川 博輝
(72)【発明者】
【氏名】池田 梢
【審査官】
田中 玲子
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第２０１６／０７２３５０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２０１８−０４２６７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１７／０３６１０８１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特許第４９８７９１６（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】
特許第５４０１０６１（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】
特開２０１７−２０９２４０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｍ ３７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
針状突起を有する原版の製造方法であって、
前記針状突起の外形に倣う少なくとも１枚の刃を備える切削工具、及び基材を準備する準備工程と、
前記切削工具を、前記切削工具の工具軸線を中心に自転させ、かつ前記切削工具を、前記基材に形成する前記針状突起の軸線を中心に公転させ、前記基材を切削し、前記切削工具の形状に倣う形状の前記針状突起を形成する切削工程と、
を有する針状突起を有する原版の製造方法。
前記針状突起の外形に倣う少なくとも１枚の刃を備える切削工具、及び基材を準備する準備工程と、
前記切削工具を、前記切削工具の工具軸線を中心に自転させ、かつ前記切削工具を、前記基材に形成する前記針状突起の軸線を中心に公転させ、前記基材を切削し、前記切削工具の形状に倣う形状の前記針状突起を形成する切削工程と、
を有する針状突起を有する原版の製造方法。
【請求項2】
前記切削工程を複数回繰り返すことにより、複数の前記針状突起を形成する、請求項１に記載の針状突起を有する原版の製造方法。
【請求項3】
前記切削工程において、前記工具軸線と前記軸線との距離を調整する、請求項１又は２に記載の針状突起を有する原版の製造方法。
【請求項4】
前記少なくとも１枚の刃を備える切削工具は複数枚の刃を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の針状突起を有する原版の製造方法。
【請求項5】
前記切削工程において、前記切削工具は段階的に前記基材の内部に向かって前記工具軸線に平行に移動する、請求項１から４のいずれか一項に記載の針状突起を有する原版の製造方法。
【請求項6】
前記切削工具の段階的な移動は連続的な移動である、請求項５に記載の針状突起を有する原版の製造方法。
【請求項7】
前記切削工具の段階的な移動は間欠的な移動である、請求項５に記載の針状突起を有する原版の製造方法。
【請求項8】
前記工具軸線を傾けることにより、前記切削工具を第１姿勢から第２姿勢に変化させて、前記切削工具により前記基材を切削する、請求項１から７のいずれか一項に記載の針状突起を有する原版の製造方法。
【請求項9】
請求項１から８の何れか一項に記載の針状突起を有する原版の製造方法により製造された原版を準備する工程と、
前記原版から針状凹部を有する樹脂製原版を作製する工程と、
前記樹脂製原版から電鋳により針状突起を有する複製金型を作製する工程と、
前記複製金型から針状凹部を有する樹脂製モールドを作製する工程と、
前記樹脂製モールドに液状材料を供給する工程と、
前記樹脂製モールドの前記液状材料を乾燥により固化し、マイクロニードルアレイを形成する工程と、
前記マイクロニードルアレイを前記樹脂製モールドから分離する工程と、
を備えるマイクロニードルアレイの製造方法。
前記原版から針状凹部を有する樹脂製原版を作製する工程と、
前記樹脂製原版から電鋳により針状突起を有する複製金型を作製する工程と、
前記複製金型から針状凹部を有する樹脂製モールドを作製する工程と、
前記樹脂製モールドに液状材料を供給する工程と、
前記樹脂製モールドの前記液状材料を乾燥により固化し、マイクロニードルアレイを形成する工程と、
前記マイクロニードルアレイを前記樹脂製モールドから分離する工程と、
を備えるマイクロニードルアレイの製造方法。
【請求項10】
請求項１から８の何れか一項に記載の針状突起を有する原版の製造方法により製造された原版を準備する工程と、
前記原版から針状凹部を有する樹脂製モールドを作製する工程と、
前記樹脂製モールドに液状材料を供給する工程と、
前記樹脂製モールドの前記液状材料を乾燥により固化し、マイクロニードルアレイを形成する工程と、
前記マイクロニードルアレイを前記樹脂製モールドから分離する工程と、
を備えるマイクロニードルアレイの製造方法。
前記原版から針状凹部を有する樹脂製モールドを作製する工程と、
前記樹脂製モールドに液状材料を供給する工程と、
前記樹脂製モールドの前記液状材料を乾燥により固化し、マイクロニードルアレイを形成する工程と、
前記マイクロニードルアレイを前記樹脂製モールドから分離する工程と、
を備えるマイクロニードルアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は針状突起を有する原版の製造方法、及びマイクロニードルアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、痛みを伴わずにインシュリン（Insulin）及びワクチン（Vaccines）及びhGH（human Growth Hormone）などの薬剤を皮膚内に投与可能な新規剤型として、マイクロニードルアレイ（Micro-Needle Array）が知られている。自己溶解型のマイクロニードルアレイは、薬剤を含み、生分解性のあるマイクロニードル（微細針、又は微小針ともいう）をアレイ状に配列したものである。このマイクロニードルアレイを皮膚に貼付することにより、各マイクロニードルが皮膚に突き刺さり、これらマイクロニードルが皮膚内で吸収され、各マイクロニードル中に含まれた薬剤を皮膚内に投与することができる。マイクロニードルアレイは経皮吸収シートとも呼ばれる。
【0003】
上述のマイクロニードルアレイを製造する場合、製造したいマイクロニードルアレイと同じ形状の複数の針状突起を有する原版が作製される。作製された原版から複数の凹部を有する樹脂製モールドが作製される。樹脂製モールドの凹部に、マイクロニードルアレイの原料であるポリマー溶解液が供給される。ポリマー溶解液が乾燥により硬化され、樹脂製モールドの上でマイクロニードルアレイが形成される。樹脂製モールドからマイクロニードルアレイが分離され、マイクロニードルアレイが製造される。
【0004】
マイクロニードルアレイを製造するための原版の製造方法が種々提案されている。例えば、特許文献１、及び２では、研削加工により基板に線状の溝を形成することで、原版が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第４９８７９１６号公報
【特許文献2】特許第５４０１０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、研削加工による方法は、研削砥石を第１の方向に複数回移動させ、更に、第１の方向に交差する第２の方向に複数回移動させることを必要とする。そのため、研削加工では、原版の製造には多くの時間が掛かる。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、短い時間で原版を製造することを可能にする、針状突起を有する原版の製造方法、及びマイクロニードルアレイ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】
【0008】
第１の態様の針状突起を有する原版の製造方法は、針状突起の外形に倣う少なくとも１枚の刃を備える切削工具、及び基材を準備する準備工程と、切削工具を、切削工具の工具軸線を中心に自転させ、かつ切削工具を、基材に形成する針状突起の軸線を中心に公転させ、基材を切削し、切削工具の形状に倣う形状の針状突起を形成する切削工程と、を有する。第１の態様によれば、針状突起を有する原版を短い時間で製造できる。
【0009】
第２の態様の針状突起を有する原版の製造方法において、切削工程を複数回繰り返すことにより、複数の針状突起を形成する。第２態様によれば、複数の針状突起を有する原版を短い時間で製造できる。
【0010】
第３の態様の針状突起を有する原版の製造方法において、前記切削工程において、工具軸線と軸線との距離を調整する。第３態様によれば、針状突起の形状を制御することができる。
【0011】
第４の態様の針状突起を有する原版の製造方法において、少なくとも１枚の刃を備える切削工具は複数枚の刃を備える。第４態様によれば、製造される針状突起の形状に応じて、切削工具の刃の数を選択できる。
【0012】
第５の態様の針状突起を有する原版の製造方法において、切削工程において、切削工具は段階的に基材の内部に向かって工具軸線に平行に移動する。第５の態様によれば、基材に針状突起を容易に形成できる。
【0013】
第６の態様の針状突起を有する原版の製造方法において、切削工具の段階的な移動は連続的な移動である。第６の態様によれば、より短い時間で針状突起を形成できる。
【0014】
第７の態様の針状突起を有する原版の製造方法において、切削工具の段階的な移動は間欠的な移動である。第７の態様によれば、切削中に針状突起が変形することを抑制することができる。
【0015】
第８の態様の針状突起を有する原版の製造方法において、工具軸線を傾けることにより、切削工具を第１姿勢から第２姿勢に変化させて、切削工具により基材を切削する。第８の態様によれば、切削加工の自由度を向上させ、より好ましい形状の針状突起を製造することができる。
【0016】
第９の態様のマイクロニードルアレイの製造方法は、上述の針状突起を有する原版の製造方法により製造された原版を準備する工程と、原版から針状凹部を有する樹脂製原版を作製する工程と、樹脂製原版から電鋳により針状突起を有する複製金型を作製する工程と、複製金型から針状凹部を有する樹脂製モールドを作製する工程と、樹脂製モールドに液状材料を供給する工程と、樹脂製モールドの液状材料を乾燥により固化し、マイクロニードルアレイを形成する工程と、マイクロニードルアレイを樹脂製モールドから分離する工程と、を備える。第９の態様によれば、短い時間でマイクロニードルアレイを製造することができる。
【0017】
第１０の態様のマイクロニードルアレイの製造方法は、上述の針状突起を有する原版の製造方法により製造された原版を準備する工程と、原版から針状凹部を有する樹脂製モールドを作製する工程と、樹脂製モールドに液状材料を供給する工程と、樹脂製モールドの液状材料を乾燥により固化し、マイクロニードルアレイを形成する工程と、マイクロニードルアレイを樹脂製モールドから分離する工程と、を備える。第１０の態様によれば、樹脂製原版、及び複製金型を作製する工程を不要にする。
【発明の効果】
【0018】
本発明の原版の製造方法によれば、短い時間で針状突起を有する原版を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、添付図面にしたがって本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施形態により説明される。本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施形態以外の他の実施形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。
【0021】
ここで、図中、同一の記号で示される部分は、同様の機能を有する同様の要素である。また、本明細書中で、数値範囲を“ 〜 ”を用いて表す場合は、“ 〜 ”で示される上限、下限の数値も数値範囲に含むものとする。
【0022】
＜マイクロニードルアレイ＞マイクロニードルアレイ（経皮吸収シート）の一例について説明する。
【0023】
図１は、後述の原版を利用して製造されるマイクロニードルアレイ１００の一例を示す斜視図である。実施形態のマイクロニードルアレイ１００は、１投与分のパッチ（１パッチ）に相当する。マイクロニードルアレイ１００は、対向する第１面１０２Ａ及び第２面１０２Ｂを有するシート状の基部１０２と、凸状パターン１１０と、を備えている。
【0024】
シート状とは、面積の広い２つの対向する第１面１０２Ａ及び第２面１０２Ｂに対して厚みの薄い、全体として平たい形状を意味し、第１面１０２Ａ及び第２面１０２Ｂが完全に平坦である必要はない。また、図１に示す基部１０２は平面視で円形であるが、矩形、多角形、楕円形等でもよい。
【0025】
凸状パターン１１０は、薬剤を含んで構成される複数の針状突起１１２（マイクロニードル）により構成される。針状突起１１２は、第１面１０２Ａに設けられる。針状突起１１２は、ニードル部１１４と錐台部１１６とを含んでいる。針状突起１１２を構成するニードル部１１４と錐台部１１６とは、基部１０２から錐台部１１６、ニードル部１１４の順で配置される。
【0026】
マイクロニードルアレイ１００の第１面１０２Ａには、複数の錐台部１１６が配置される。錐台部１１６は、２つの底面を有し、錐体面で囲まれた立体構造を有している。錐台部１１６の２つの底面のうち面積の広い底面（下底面）が基部１０２と接続される。錐台部１１６の２つの底面のうち面積の狭い底面（上底面）がニードル部１１４と接続される。錐台部１１６の２つの底面のうち、基部１０２と離れる方向にある底面の面積が小さい。第１面１０２Ａに対する錐台部１１６の面の傾斜角（錐台部角度）と、第１面１０２Ａに対するニードル部１１４の面の傾斜角（ニードル部角度）とは異なる。図１では、ニードル部角度は錐台部角度より大きい。但し、形成しようとする針状突起１１２の形状に応じて、ニードル部角度及び錐台部角度は適宜決定される。
【0027】
ニードル部１１４は、面積の広い底面と、底面から離れた先端が最も狭い面積となる形状を有している。ニードル部１１４の面積の広い底面が、錐台部１１６の上底面と接続されているので、ニードル部１１４は錐台部１１６と離れる方向に先細り形状となる。ニードル部１１４と錐台部１１６とで構成される針状突起１１２は、全体として基部１０２から先端に向けて先細り形状を有している。基部１０２の上には４〜２５００本の複数の針状突起１１２が設けられる。但し、この本数に限定されない。
【0028】
図１において、錐台部１１６は円錐台の形状を有し、ニードル部１１４は円錐の形状を有している。ニードル部１１４の皮膚への挿入の程度に応じて、ニードル部１１４の先端の形状は、０．０１μｍ以上５０μｍ以下の曲率半径の曲面、又は平坦面等に適宜変更できる。
【0029】
＜原版＞図２は、マイクロニードルアレイ１００を製造（成形）するために利用される原版の斜視図である。図２に示されるように、原版１０は、直方体形状の基部１２を有する。基部１２は、少なくとも対向する第１面１２Ａと第２面１２Ｂとを有する。複数の針状突起１４が基部１２の第１面１２Ａの上に設けられる。針状突起１４は、ニードル部１６と錐台部１８とを含んでいる。針状突起１４を構成するニードル部１６と錐台部１８とは、基部１２から錐台部１８、ニードル部１６の順で配置される。複数の針状突起１４により凸状パターン２０が構成される。
【0030】
原版１０の針状突起１４は、製造しようとするマイクロニードルアレイ１００の針状突起１１２の大きさ、形状、及び配列においてに一致する。一致には略一致する場合を含む。マイクロニードルアレイ１００の製造事業者にとって、まず、製造される針状突起１１２（マイクロニードル）の形状に全体的に一致する針状突起１４を有する原版１０を短い時間で製造することが重要となる。
【0031】
＜原版の製造方法＞次に、本実施形態の針状突起１４を有する原版１０の製造方法について、図面を参照して説明する。図３は、針状突起１４を有する原版１０の製造方法のフローチャートである。図３に示されるように、針状突起１４を有する原版１０の製造方法は、準備工程（ステップＳ１）、及び切削工程（ステップＳ２）を、少なくとも備える。
【0032】
準備工程（ステップＳ１）では、基材、及び切削工具を準備する。切削工程（ステップＳ２）では、切削工具を自転、及び公転させることにより、基材を切削し、針状突起を形成する。以下、各工程について説明する。
【0033】
＜準備工程（ステップＳ１）＞準備工程（ステップＳ１）について、図４から図７に基づいて説明する。図４に示されるように、針状突起１４を有する原版１０（図２参照）を製造するための基材が準備される。基材３０は直方体の形状を有している。基材３０は、切削される平坦面３０Ａを有する。基材３０の素材として、金属、超硬合金、又はセラミックが好適に適用できる。金属として、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、Ｎｉメッキ、Ｃｕメッキ、真鍮、及びチタン等が好適に適用できる。但し、基材３０の素材は、上記の素材に限定されない。
【0034】
図５、及び図６に示されるように、切削工具が準備される。切削工具４０は、刃４２と、刃４２を保持するホルダー４４とを備える。ホルダー４４は、円柱形状の部分と円錐台形状の部分とから構成され、刃４２はホルダー４４の先端の側の円錐台部分に保持される。切削工具４０は、スピンドル（不図示）に取り付けられ、工具軸線ＴＡを中心に自転することができる。
【0035】
切削工具４０の素材として、超硬金属、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド、ＣＢＮ（Cubic boron nitride：立方晶窒化ホウ素）、又はＰＣＤ（Poly crystalline diamond：焼結ダイヤモンド）が好適に適用できる。
【0036】
図７は、図５の状態における切削工具４０の部分拡大図である。図７で刃４２は実線で示される。刃４２は、針状突起１４（図２参照）の外形に倣う形状を有している。図７に示されるように、刃４２は針状突起１４の錐台部１８に倣う錐台刃４２Ａと、針状突起１４のニードル部１６に倣うニードル刃４２Ｂとを備える。刃４２は、先端に底面刃４２Ｃを備える。底面刃４２Ｃは原版１０の第１面１２Ａを形成する。第１面１２Ａは針状突起１４の高さを決定する基準面になる。なお、二点鎖線は、工具軸線ＴＡを中心に刃４２を自転させた際の、刃４２の軌跡を示す。
【0037】
＜切削工程（ステップＳ２）＞切削工程（ステップＳ２）の第１実施形態について、図８から図１２に基づいて説明する。図８に示されるように、切削工具４０と基材３０とが位置合わせされる。位置合わせでは、切削工具４０の工具軸線ＴＡと、基材３０に形成予定の針状突起１４の軸線ＮＡとの距離ｒ１が調整される。
【0038】
図９に示されるように、工具軸線ＴＡと軸線ＮＡとが平行（または、工具軸線ＴＡと平坦面３０Ａの法線とが平行）となる状態を維持しながら、切削工具４０と基材３０とが接触する位置まで相対的に移動される。切削工具４０は工具軸線ＴＡを中心に自転する。また、切削工具４０は、距離ｒ１を公転半径として、軸線ＮＡを中心に公転する。切削工具４０の刃４２が基材３０の平坦面３０Ａを切削する。切削工具４０は、予め定められた深さｄ１まで、基材３０の内部に移動する。図９では、切削工具４０は針状突起１４の先端加工を実行する。
【0039】
図１０に示されるように、切削工具４０は、工具軸線ＴＡと軸線ＮＡとの距離ｒ２になるまで、軸線ＮＡから離れる方向に移動する。切削工具４０は工具軸線ＴＡを中心に自転する。切削工具４０は、距離ｒ２を公転半径として、軸線ＮＡを中心に公転する。切削工具４０の刃４２が基材３０の内部を切削する。切削工具４０は、予め定められた深さｄ２（針状突起１４の高さ）まで、段階的に基材３０の内部に向かって工具軸線ＴＡに平行に移動する。図１０に示されるように、切削工具４０の形状に倣う形状の針状突起１４が形成される。刃４２の錐台刃４２Ａが針状突起１４の錐台部１８の形状を形成する。刃４２のニードル刃４２Ｂが針状突起１４のニードル部１６の形状を形成する。刃４２の底面刃４２Ｃが原版１０の第１面１２Ａの形状を形成する。
【0040】
第１実施形態の切削工程では、切削工具４０は軸線ＮＡを中心として螺旋状、すなわち連続的に基材３０の内部に移動する。切削工具４０は、基材３０に接触した際の工具軸線ＴＡの角度を維持しながら、すなわち工具軸線ＴＡに平行に移動する。
【0041】
図１１に示されるように、切削工具４０は、針状突起１４の形成を終えると、基材３０から離間する方向に移動する。切削工具４０は、次に形成される針状突起１４の軸線ＮＡと工具軸線ＴＡとが距離ｒ１となる位置に移動する。切削工具４０は必要な数の針状突起１４を形成するまで、上述の図９及び図１０の動作を繰り返す。
【0042】
本実施形態において、切削工具４０の使用が、針状突起１４を有する原版１０を短い時間で製造することを可能にする。
【0043】
図１２は基材３０に形成される針状突起１４の切削工程を示す顕微鏡写真である。１２Ａは、針状突起を形成する途中の顕微鏡写真である。１２Ａは上述の図９に対応する。１２Ｂは針状突起の顕微鏡写真である。１２Ｂは上述の図１０に対応する。図１２に示されるように、切削工具により基材に針状突起を形成できることが理解できる。
【0044】
次に、切削工程（ステップＳ２）の第２実施形態について、図１３から図１７に基づいて説明する。図１３に示されるように、切削工具４０と基材３０とが位置合わせされた後、工具軸線ＴＡと軸線ＮＡとが平行となる状態を維持しながら、切削工具４０と基材３０とが接触する位置まで相対的に移動される。切削工具４０は工具軸線ＴＡを中心に自転する。また、切削工具４０は、距離ｒ１を公転半径として、軸線ＮＡを中心に公転する。切削工具４０の刃４２が基材３０の平坦面３０Ａを切削する。切削工具４０は、予め定められた深さｄ１まで、基材３０の内部に移動する。第２実施形態の図１３は第１実施形態の図９と同じである。
【0045】
図１４に示されるように、切削工具４０は、工具軸線ＴＡと軸線ＮＡとの距離ｒ２になるまで、軸線ＮＡから離れる方向に移動する。切削工具４０は工具軸線ＴＡを中心に自転する。切削工具４０は、深さｄ１から予め定められた深さｄ２まで、基材３０の内部に直進移動する。切削工具４０は、深さｄ２まで、段階的に基材３０の内部に移動する。深さｄ２は針状突起１４の高さ未満である。
【0046】
深さｄ２の位置で、切削工具４０は、距離ｒ２を公転半径として、軸線ＮＡを中心に公転する。切削工具４０の刃４２が基材３０の内部を切削する。図１４において、切削工具４０は、深さｄ２で、基材３０の内部への移動を中断する。
【0047】
図１５に示されるように、切削工具４０は、深さｄ２から予め定められた深さｄ３まで、基材３０の内部に直進移動する。切削工具４０は、深さｄ３まで、段階的に基材３０の内部に移動する。深さｄ３は針状突起１４の高さ未満である。
【0048】
深さｄ３の位置で、切削工具４０は、距離ｒ２を公転半径として、軸線ＮＡを中心に公転する。切削工具４０の刃４２が基材３０の内部を切削する。図１５において、切削工具４０は、深さｄ３で、基材３０の内部への移動を中断する。
【0049】
図１６に示されるように、切削工具４０は、深さｄ３から予め定められた深さｄ４まで、基材３０の内部に直進移動する。切削工具４０は、深さｄ４まで、段階的に基材３０の内部に移動する。深さｄ４は針状突起１４の高さに一致する。
【0050】
深さｄ４の位置で、切削工具４０は、距離ｒ２を公転半径として、軸線ＮＡを中心に公転する。切削工具４０の刃４２が基材３０の内部を切削する。
【0051】
図１６に示されるように、切削工具４０の形状に倣う形状の針状突起１４が形成される。刃４２の錐台刃４２Ａが針状突起１４の錐台部１８の形状を形成する。刃４２のニードル刃４２Ｂが針状突起１４のニードル部１６の形状を形成する。刃４２の底面刃４２Ｃが原版１０の第１面１２Ａの形状を形成する。
【0052】
第２実施形態の切削工程では、切削工具４０の段階的な移動は間欠的な移動になる。切削工具４０の間欠的な移動は、切削中における針状突起１４の変形を抑制できる。
【0053】
図１７は基材に形成される針状突起の切削工程を示す顕微鏡写真である。１７Ａ、１７Ｂ、及び１７Ｃは、針状突起を形成する途中の顕微鏡写真である。１７Ａは上述の図１３に対応する。１７Ｂは上述の図１４に対応する。１７Ｃは上述の図１５に対応する。１７Ｄは針状突起の顕微鏡写真である。１７Ｄは上述の図１６に対応する。図１７に示されるように、切削工具により、基材に針状突起を形成できることが理解できる。
【0054】
図１８は基材に形成される複数の針状突起１４の顕微鏡写真である。複数の針状突起は、上述の切削工程（ステップＳ２）を複数回繰り返すことにより、形成できる。切削工具の使用が、複数の針状突起を有する原版を短い時間で製造することを可能にする。針状突起は、刃の錐台部に倣う錐台部と、刃のニードル刃に倣うニードル部とを有している。針状突起を除く基部の第１面は、刃の底面刃に倣い平坦に加工される。
【0055】
図１９から図２１は、針状突起の先端を拡大した顕微鏡写真である。図１９は、工具軸線ＴＡと軸線ＮＡとの距離ｒ２（図１０、図１４から図１６参照）を公転半径として切削した際の針状突起の先端の拡大写真である。図２０は、図１９と比較して、公転半径を距離ｒ２より短くして、切削した際の針状突起の先端の拡大写真である。図２１は、図１９と比較して、公転半径を距離ｒ２より長くして、切削した際の針状突起の先端の拡大写真である。針状突起の先端の直径は、図２０、図１９、及び図２１の順で大きくなる。図１９から図２１に示されるように、工具軸線ＴＡと前記軸線ＮＡとの距離を調整することにより、針状突起の形状を制御できることが理解できる。
【0056】
次に、基材に削り残しが発生する場合について図２２を参照して説明する。図２２に示されるように、切削工具４０は、１本ずつ針状突起１４を形成する。隣接する針状突起１４のピッチＰが、刃４２の自転軌跡と比較して大きい場合、丸印で囲むように、切削工具４０の軌跡上から外れる位置で削り残し５０が形成される。削り残し５０は、製造しようとするマイクロニードルアレイ１００（図１参照）の形状に影響を与える。
【0057】
図２３に示されるように、切削工具４０は針状突起１４の間に移動され、次いで、切削工具４０の底面刃４２Ｃが削り残し５０を切削する。原版１０の基部１２の第１面１２Ａが平坦に加工される。
【0058】
なお、切削工具４０の刃４２は、上記構造に限定されない。図２４に示されるように、切削工具４０は複数枚の刃４２を備えることができる。２４Ａは２枚刃の切削工具４０を示す。２４Ａでは２枚の刃４２がホルダー４４に保持されている。２４Ｂは３枚刃の切削工具４０を示す。２４Ｂでは、３枚の刃４２がホルダー４４に保持されている。２４Ｃは４枚刃の切削工具４０を示す。２４Ｃでは、４枚の刃４２がホルダー４４に保持されている。製造される針状突起の形状に応じて、切削工具が選択される。
【0059】
次に、切削工具の姿勢について図２５を参照して説明する。図２５に示されるように、工具軸線ＴＡを傾けることにより、二点鎖線で示す切削工具４０の第１姿勢が、実線で示す切削工具４０の第２姿勢に変化する。第２姿勢の切削工具４０が、基材３０を切削する。切削工具４０の姿勢の変更は、切削加工の自由度を向上させ、より好ましい形状の針状突起を製造することを可能にする。
【0060】
切削工具による基材を切削する条件は、例えば、１ｍｍ／ｍｉｎ〜５００ｍｍ／ｍｉｎの送り速度、０．０１ｍｍ〜２ｍｍの切り込み量、及び１０００ｒｐｍ〜８００００ｒｐｍの回転速度の範囲から適宜設定される。但し、切削条件は、こられに限定されない。
【0061】
＜マイクロニードルアレイの製造方法＞次に、上述の製造方法により製造された原版を利用した第１のマイクロニードルアレイの製造方法について説明する。
【0062】
図２６に示されるように、上述の製造方法により製造された原版１０を準備する。原版１０はマイクロニードルアレイの１パッチに相当する大きさである。原版１０は、基部１２と複数の針状突起１４とを有する。針状突起１４は錐台部１８とニードル部１６と有する。原版１０が、複数の凹部２０２を有する樹脂製原版２００に、インプリント方式で、押圧される。原版１０の針状突起１４の反転形状である複数の針状凹部２０４が樹脂製原版２００に形成される。インプリント方式では、加熱された原版１０が樹脂製原版２００に押圧される。次いで、原版１０が樹脂製原版２００から分離される。樹脂製原版２００が冷却され、針状凹部２０４が形成される。
【0063】
次に、図２７に示されるように、針状凹部２０４を有する樹脂製原盤２００から、電鋳により複数の針状突起２１２を有する複製金型２１０が作製される。
【0064】
電鋳においては、樹脂製原版２００に、導電化処理が施される。樹脂製原版２００に、金属（例えば、ニッケル）がスパッタリングされ、樹脂製原版２００の表面及び針状凹部２０４に金属が付着する。
【0065】
次いで、導電化処理された樹脂製原版２００が電鋳処理装置（不図示）の陰極に保持される。金属ペレットを保持する金属製のケースが陽極になる。樹脂製原版２００を保持する陰極と金属ペレットを保持する陽極とを電鋳液中に浸漬する。次いで、通電することにより、樹脂製原版２００の針状凹部２０４に金属が埋め込まれる。樹脂製原版２００から剥離することにより複数の針状突起２１２を有する複製金型２１０が製作される。
【0066】
次に図２８に示されるように、複製金型２１０から、複数の針状凹部２２２を有する樹脂製モールド２２０が作製される。樹脂製モールド２２０は、例えば、複製金型２１０に医療グレードのシリコーン材料（例えば、ダウ・コーニング社製ＭＤＸ４−４２１０）を流し込み、１５０℃で加熱処理し硬化した後に、複製金型２１０から樹脂製モールド２２０を剥離することにより作製できる。
【0067】
また、別の方法としては、樹脂製モールド２２０は、紫外線を照射することにより硬化するＵＶ硬化樹脂を複製金型２１０に流し込み、窒素雰囲気中で紫外線を照射した後に、複製金型２１０から樹脂製モールド２２０を剥離することにより作製できる。
【0068】
さらに、別の方法として、樹脂製モールド２２０は、ポリスチレン及びＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート：polymethyl methacrylate）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複製金型２１０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、複製金型２１０から樹脂製モールド２２０を剥離することにより作製できる。したがって、複製金型２１０の複数の針状突起２１２に対応する複数の針状凹部２２２が形成された樹脂製モールド２２０が作製される。
【0069】
次に図２９に示されるように、樹脂製モールド２２０が、マイクロニードルアレイの１パッチに相当する複数の針状凹部２２２毎に、切断される。樹脂製モールド２２０の針状凹部２２２は原版１０の針状突起１４（不図示）の反転型になる。
【0070】
図３０に示されるように、液状材料３００が樹脂製モールド２２０に供給される。液状材料３００は樹脂製モールド２２０の段差部２２４に弾かれ、表面張力により収縮する。液状材料３００は、段差部２２４の内径の側の角部の位置で固定（ピニングとも称する）される。針状凹部２２２に液状材料３００を充填するため、液状材料３００を充填する側と反対の側から、吸引することが好ましい。
【0071】
図３１に示されるように、液状材料３００（不図示）が乾燥され、樹脂製モールド２２０にマイクロニードルアレイ１００が形成される。図３１において、液状材料３００が角部に固定されているので、乾燥後においても、所望形状のマイクロニードルアレイ１００が形成できる。
【0072】
図３２に示されるように、マイクロニードルアレイ１００が樹脂製モールド２２０から分離される。分離する方法は、特に限定されない。例えば、マイクロニードルアレイ１００の第２面１０２Ｂを吸着パッド（不図示）により吸着し、吸着パッドを樹脂製モールド２２０と離間する方向に移動することにより、マイクロニードルアレイ１００が樹脂製モールド２２０から分離される。
【0073】
実施形態では、液状材料３００を樹脂製モールド２２０の段差部２２４に囲まれた領域に供給し、針状凹部２２２に充填し、乾燥することによりマイクロニードルアレイ１００を形成する場合を説明したが、これに限定されない。
【0074】
例えば、液状材料３００を供給する前に、針状凹部２２２の先端の側に薬剤層を形成することができる。薬剤層の形成後、薬剤を含まない液状材料３００を供給し、乾燥させることにより、二層構造のマイクロニードルアレイ１００を製造できる。固化された薬剤層であれば、薬剤層が液状材料３００に拡散することを抑制できる。
【0075】
液状材料３００としてポリマー溶解液が好ましい。ポリマー溶解液の材料としては、水溶性材料を用いることが好ましい。ポリマー溶解液の樹脂ポリマーの素材としては、生体適合性のある樹脂を用いることが好ましい。このような樹脂としては、グルコース、マルトース、プルラン、コンドロイチン硫酸ナトリウム、ヒアルロン酸ナトリウム、ヒドロキシエチルデンプンなどの糖類、ゼラチンなどのタンパク質、ポリ乳酸、乳酸・グリコール酸共重合体などの生分解性ポリマーを使用することが好ましい。マイクロニードルアレイ１００を樹脂製モールド２２０から離型する際、基材（不図示）を用いてマイクロニードルアレイ１００を離型することができるので、好適に利用することができる。濃度は材料によっても異なるが、薬剤を含まないポリマー溶解液の中に樹脂ポリマーが１０質量％以上５０質量％以下含まれる濃度とすることが好ましい。また、ポリマー溶解液に用いる溶媒は、水以外であっても揮発性を有するものであればよく、エタノール等のアルコールなどを用いることができる。
【0076】
薬剤層を形成する液状材料として、所定量の薬剤を含有した上記のポリマー溶解液を適用できる。所定量の薬剤を含むか否かは、体表に穿刺した際に薬効を発揮できるか否かで判断される。したがって、所定量の薬剤を含むとは、体表に穿刺した際に薬効を発揮する量の薬剤を含むことを意味する。
【0077】
薬剤としての機能を有するものであれば限定されない。特に、ペプチド、タンパク質、核酸、多糖類、ワクチン、水溶性低分子化合物に属する医薬化合物、又は化粧品成分から選択することが好ましい。
【0078】
次に、上述の製造方法により製造された原版を利用した第２のマイクロニードルアレイの製造方法について説明する。第２のマイクロニードルアレイの製造方法が、原版から樹脂製モールドを作製する点が、第１のマイクロニードルアレイの製造方法と異なる。以下、異なることのみ説明する。
【0079】
図３３に示されるように、マイクロニードルアレイの複数パッチに相当する大きさの大型原版６０が準備される。大型原版６０は、マイクロニードルアレイの１パッチに相当する大きさ毎に複数の針状突起１４を備える。大型原版６０から、複数の針状凹部２２２を有する樹脂製モールド２２０が作製される。樹脂製モールド２２０は、例えば、複製金型２１０に医療グレードのシリコーン材料（例えば、ダウ・コーニング社製ＭＤＸ４−４２１０）を流し込み、１５０℃で加熱処理し硬化した後に、大型原版６０から樹脂製モールド２２０を剥離することにより作製できる。図２８で説明した他の方法を用いて大型原版６０から樹脂製モールド２２０を作製できる。
【0080】
実施形態では、大型原版６０が、切削工具４０を使用することにより、短い時間で作製できる。第２のマイクロニードルアレイの製造方法では、樹脂製原版、及び複製金型を作製する工程を省くことができる。
【符号の説明】
【0081】
１０ 原版１２ 基部
１２Ａ 第１面
１２Ｂ 第２面
１４ 針状突起
１６ ニードル部
１８ 錐台部
２０ 凸状パターン
３０ 基材
３０Ａ 平坦面
４０ 切削工具
４２ 刃
４２Ａ 錐台刃
４２Ｂ ニードル刃
４２Ｃ 底面刃
４４ ホルダー
５０ 削り残し
６０ 大型原版
１００ マイクロニードルアレイ
１０２ 基部
１０２Ａ 第１面
１０２Ｂ 第２面
１１０ 凸状パターン
１１２ 針状突起
１１４ ニードル部
１１６ 錐台部
２００ 樹脂製原版
２０２ 凹部
２０４ 針状凹部
２１０ 複製金型
２１２ 針状突起
２２０ 樹脂製モールド
２２２ 針状凹部
２２４ 段差部
３００ 液状材料
Ｐ ピッチ
ｒ１ 距離
ｒ２ 距離
ＮＡ 軸線
ＴＡ 工具軸線