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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024019686
(43)【公開日】2024-02-09
(54)【発明の名称】中空突起具の製造方法及び中空突起具
(51)【国際特許分類】
A61M 37/00 20060101AFI20240202BHJP
【ＦＩ】
A61M37/00 505
A61M37/00 514
【審査請求】有
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023217439
(22)【出願日】2023-12-22
(62)【分割の表示】P 2020042490の分割
【原出願日】2020-03-11
(71)【出願人】
【識別番号】000000918
【氏名又は名称】花王株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002170
【氏名又は名称】弁理士法人翔和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】片岡 智史
(72)【発明者】
【氏名】浜本 伸二
(72)【発明者】
【氏名】新津 貴利
(57)【要約】
【課題】微細な中空突起部に形成された貫通孔の周囲部が脆弱化することを抑制して強度を維持した中空突起具を提供する。
【解決手段】微細な中空突起部３に貫通孔３ｈを形成する開孔形成工程を備えた中空突起具１の製造方法であって、中空突起部３に対して、１回の照射で該中空突起部３を貫通孔３ｈの開孔径よりも小さい開孔径で貫通する出力のレーザー光線を、該中空突起部３の同一面の相互に近接する部位に複数回照射することで、貫通孔３ｈを形成する。
【選択図】図５
【解決手段】微細な中空突起部３に貫通孔３ｈを形成する開孔形成工程を備えた中空突起具１の製造方法であって、中空突起部３に対して、１回の照射で該中空突起部３を貫通孔３ｈの開孔径よりも小さい開孔径で貫通する出力のレーザー光線を、該中空突起部３の同一面の相互に近接する部位に複数回照射することで、貫通孔３ｈを形成する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
微細な中空突起部に貫通孔を形成する開孔形成工程を備えた中空突起具の製造方法であって、
前記中空突起部に対して、１回の照射で該中空突起部を前記貫通孔の開孔径よりも小さい開孔径で貫通する出力のレーザー光線を、該中空突起部の同一面の相互に近接する部位に複数回照射することで、前記貫通孔を形成する、中空突起具の製造方法。
前記中空突起部に対して、１回の照射で該中空突起部を前記貫通孔の開孔径よりも小さい開孔径で貫通する出力のレーザー光線を、該中空突起部の同一面の相互に近接する部位に複数回照射することで、前記貫通孔を形成する、中空突起具の製造方法。
【請求項2】
前記レーザー光線を、三角形の頂点の軌跡を描くように複数回照射することにより、前記貫通孔を形成する、請求項１に記載の中空突起具の製造方法。
【請求項3】
前記レーザー光線の波長は、１８０ｎｍ以上２０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の中空突起具の製造方法。
【請求項4】
前記レーザー光線のパルス幅は、１ｆｓ以上１０ｍｓ以下である、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の中空突起具の製造方法。
【請求項5】
前記中空突起部に対して該中空突起部の外側から前記レーザー光線を複数回照射することにより、該中空突起部の内側に形成される開孔径に対して該中空突起部の外側に形成される開孔径が大きい前記貫通孔を形成する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の中空突起具の製造方法。
【請求項6】
前記中空突起部の開孔予定位置は、厚み０．０１ｍｍ以上０．７ｍｍ以下に形成されている、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の中空突起具の製造方法。
【請求項7】
前記中空突起部は、紫外線透過度６０％以上９５％以下の材質で形成されている、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の中空突起具の製造方法。
【請求項8】
前記中空突起部は、熱可塑性樹脂を含んだ材質で形成されている、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の中空突起具の製造方法。
【請求項9】
基材シートの一面側から突起部形成用の凸型部を刺入することで、該基材シートの他面側から突出する前記中空突起部を形成する突起部加工工程の後に、前記開孔形成工程を行うことで、前記貫通孔を形成する、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の中空突起具の製造方法。
【請求項10】
貫通孔を有する微細な中空突起部を備えた中空突起具であって、
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された、中空突起具。
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された、中空突起具。
【請求項11】
前記貫通孔は、前記中空突起部に複数形成されている、請求項１０に記載の中空突起具。
【請求項12】
前記貫通孔は、前記中空突起部の中心線に対し、線対称に形成されている、請求項１１に記載の中空突起具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、中空突起具の製造方法及び中空突起具に関する。
【背景技術】
【0002】
微細なサイズの針に相当する中空突起部を皮膚に穿刺することで、皮膚に剤を供給するものとしてマイクロニードルアレイと称する中空突起具が知られている。例えば特許文献１ないし３には、中空突起部に対して、非接触式の開孔手段であるレーザー照射装置からレーザー光線を照射することで、貫通孔を形成する中空突起具の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－５０９２７号公報
【特許文献2】国際公開第２０１５／１２５４７５号
【特許文献3】特開２０１１－７２６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１ないし３に記載の技術では、レーザー光線で中空突起部に貫通孔を形成する際に、レーザー光線の熱の影響で貫通孔の周囲部が脆弱化することが考慮されておらず、中空突起部の強度の面で課題がある。
【0005】
したがって本発明の課題は、前述した従来技術が有する課題を解消し得る中空突起具の製造方法及び中空突起具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、微細な中空突起部に貫通孔を形成する開孔形成工程を備えた中空突起具の製造方法であって、前記中空突起部に対して、非接触式の開孔手段であるレーザー照射装置から、１回の照射で該中空突起部の開孔予定位置を貫通しない出力のレーザー光線を複数回照射することで、前記貫通孔を形成する、中空突起具の製造方法を提供するものである。
本発明は、微細な中空突起部に貫通孔を形成する開孔形成工程を備えた中空突起具の製造方法であって、前記中空突起部に対して、１回の照射で該中空突起部を前記貫通孔の開孔径よりも小さい開孔径で貫通する出力のレーザー光線を、該中空突起部の同一面の相互に近接する部位に複数回照射することで、前記貫通孔を形成する、中空突起具の製造方法を提供するものである。
本発明は、貫通孔を有する微細な中空突起部を備えた中空突起具であって、前記いずれかの製造方法によって製造された中空突起具を提供するものである。
本発明は、微細な中空突起部に貫通孔を形成する開孔形成工程を備えた中空突起具の製造方法であって、前記中空突起部に対して、１回の照射で該中空突起部を前記貫通孔の開孔径よりも小さい開孔径で貫通する出力のレーザー光線を、該中空突起部の同一面の相互に近接する部位に複数回照射することで、前記貫通孔を形成する、中空突起具の製造方法を提供するものである。
本発明は、貫通孔を有する微細な中空突起部を備えた中空突起具であって、前記いずれかの製造方法によって製造された中空突起具を提供するものである。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、中空突起部への貫通孔形成時のレーザー光線の照射による熱影響が小さくなるので、貫通孔の周囲部が脆弱化することを抑制でき、中空突起部の強度が維持できるため、皮膚に穿刺する際の中空突起部変形を抑制し、皮膚に穿刺し易い中空突起具の提供が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明を、その好ましい実施態様に基づき図面を参照しながら説明する。
本発明の製造方法は、内部が中空の中空突起具の製造方法である。図１には、実施形態の微細な中空突起具の製造方法で製造される一実施形態の微細な中空突起具１の斜視図が示されている。中空突起具１は、平坦なシート状の基材である基底部２と、微細な複数の中空突起部３とを有している。中空突起部３の数、中空突起部３の配置及び中空突起部３の形状には、特に制限はないが、本実施形態の中空突起具１は、好適には、シート状の基底部２の上面に、９個の円錐台状の中空突起部３をアレイ（行列）状に有している。アレイ（行列）状に配された９個の中空突起部３は、後述する基材シート２Ａを搬送する方向（基材シート２Ａの縦方向）であるＹ方向に３行、搬送する方向と直交する方向及び搬送される基材シート２Ａの横方向であるＸ方向に３列に配されている。
本発明の製造方法は、内部が中空の中空突起具の製造方法である。図１には、実施形態の微細な中空突起具の製造方法で製造される一実施形態の微細な中空突起具１の斜視図が示されている。中空突起具１は、平坦なシート状の基材である基底部２と、微細な複数の中空突起部３とを有している。中空突起部３の数、中空突起部３の配置及び中空突起部３の形状には、特に制限はないが、本実施形態の中空突起具１は、好適には、シート状の基底部２の上面に、９個の円錐台状の中空突起部３をアレイ（行列）状に有している。アレイ（行列）状に配された９個の中空突起部３は、後述する基材シート２Ａを搬送する方向（基材シート２Ａの縦方向）であるＹ方向に３行、搬送する方向と直交する方向及び搬送される基材シート２Ａの横方向であるＸ方向に３列に配されている。
【0010】
図２は、中空突起具１の有する配列された中空突起部３の内の１個の中空突起部３に着目した中空突起具１の斜視図であり、図３は、図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。中空突起具１は、所謂マイクロニードルアレイであって、中空突起部３を例えば、皮膚に押し付けて穿刺することで、中空突起部３の内部に封入された剤を、貫通孔３ｈを介して皮膚の内部に供給するものである。マイクロニードルアレイは中空突起具１としての一例であり、中空突起具１がマイクロニードルアレイに限定されるものではない。
【0011】
中空突起具１は、図２に示すように、中空突起部３に貫通孔３ｈを有している。中空突起具１は、図３に示すように、基底部２における各中空突起部３に対応する位置に基底側開孔２ｈを有している。中空突起具１には、基底部２の基底側開孔２ｈから各中空突起部３の内部を通って先端側の貫通孔３ｈまで至る空間３ｋが形成されている。従って、貫通孔３ｈは、中空突起部３の外側から内部の空間３ｋまで貫通して形成されている。各中空突起部３の内部の空間３ｋは、中空突起部３の外形形状に対応した形状に形成されており、図１に示す中空突起具１では、円錐状の中空突起部３の外形形状に対応した円錐状に形成されている。中空突起部３は、その外形形状が円錐状であるが、円錐状の形状以外に、円錐台状、円柱状、角柱状、角錐状、角錐台状等であってもよい。
【0012】
貫通孔３ｈは、図２に示すように、中空突起部３の先端部の中心からずれた開孔予定位置に形成された開孔部である。このように貫通孔３ｈが中空突起部３の先端部の中心からずれた位置に形成されていると、中空突起部３を皮膚に穿刺する際に貫通孔３ｈが潰れ難く、貫通孔３ｈを通して皮膚の内部に中空突起具１から剤を安定的に供給することができる。
【0013】
各中空突起部３は、マイクロニードルとして使用するときに、中空突起部３の先端を最も浅いところでは皮膚の角層まで、該先端を深くは真皮まで刺入するため、その突出高さＨ１（図３参照）を次のように本実施形態では規定している。突出高さＨ１は、好ましくは０．０１ｍｍ以上、更に好ましくは０．０２ｍｍ以上であり、そして、好ましくは１０ｍｍ以下であり、更に好ましくは５ｍｍ以下であり、具体的には、好ましくは０．０１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．０２ｍｍ以上５ｍｍ以下である。
【0014】
貫通孔３ｈは、図７（ｂ）に示すように、中空突起部３の内面３１に内側に形成される開孔径ｒ３の開孔面積Ｓ２よりも中空突起部３の外面３２側に形成される開孔径ｒ１の開孔面積Ｓ１の方が大きく形成されている。すなわち、貫通孔３ｈは、中空突起部３の内面３１側の内径（開孔径）よりも中空突起部３の外面３２側の内径（開孔径）の方が大きく形成されている。内面３１側の内径（開孔径）とは、内面３１に形成された貫通孔３ｈにおける最も広い位置での直径であり、該外面３２側の内径とは外面３２に形成された貫通孔３ｈにおける最も広い位置での直径である。
中空突起部３の貫通孔３ｈを通して皮膚の内部に剤を安定的に供給する観点から、貫通孔３ｈの内面３１側の内径は、好ましくは１μｍ以上、更に好ましくは５μｍ以上であり、そして、好ましくは５００μｍ以下であり、更に好ましくは３００μｍ以下であり、具体的には、好ましくは１μｍ以上５００μｍ以下であり、更に好ましくは５μｍ以上３００μｍ以下である。
中空突起部３の貫通孔３ｈを通して皮膚の内部に剤を安定的に供給する観点から、貫通孔３ｈの内面３１側の内径は、好ましくは１μｍ以上、更に好ましくは５μｍ以上であり、そして、好ましくは５００μｍ以下であり、更に好ましくは３００μｍ以下であり、具体的には、好ましくは１μｍ以上５００μｍ以下であり、更に好ましくは５μｍ以上３００μｍ以下である。
【0015】
中空突起部３の貫通孔３ｈを通して皮膚の内部に剤を安定的に供給する観点から、貫通孔３ｈの外面３２側の内径は内面３１側の内径と比べて、好ましくは１．１倍以上、更に好ましくは１．２倍以上であり、そして、好ましくは１５倍以下であり、更に好ましくは１０倍以下であり、具体的には、好ましくは１．１倍以上１５倍以下であり、更に好ましくは１．２倍以上１０倍以下である。中空突起部３の貫通孔３ｈを通して皮膚の内部に剤をより一層安定的に供給する観点から、貫通孔３ｈは、その内径が、中空突起部３の内面３１側から外面３２側に向かって漸次増大していることが好ましい。つまり、中空突起部３には、中空突起部３の外側からレーザー光線４Ｌを照射することにより、該中空突起部の内側に形成される開孔径に対して該中空突起部の外側に形成される開孔径が大きい貫通孔３ｈが形成されている。貫通孔３ｈの形状は、切頭円錐形状に形成されている。
【0016】
次に、本発明の中空突起具の製造方法を、前述した中空突起具１の製造方法を例にとり図４、図５を参照して説明する。図４には、中空突起具１の製造方法の実施に用いる一実施形態の製造装置１００の全体構成が示されている。上述したように、中空突起具１の各中空突起部３は非常に小さなものであるが、説明の便宜上、図４においては中空突起具１の各中空突起部３が誇張して描かれている。
【0017】
製造装置１００は、図４に示すように、基材シート２Ａに中空突起部３を形成するための凸型部１１を備える突起部形成部１０と、中空突起部３に貫通孔３ｈを形成するための非接触式の開孔手段を有する開孔形成部４０とを備えている。本実施形態において、製造装置１００は冷却部２０を備えている。製造装置１００は、基材シート２Ａの一面２Ｄ側から凸型部１１を刺入して、基材シート２Ａの他面２Ｕ側から突出する非貫通の中空突起部３を形成し、その後、基材シート２Ａの他面２Ｕ側から非貫通の中空突起部３に開孔手段により貫通孔３ｈを形成するようになっている。基底部２は、基材シート２Ａから形成された中空突起具１における中空突起部３が形成されていない部位を示す。
【0018】
製造装置１００を用いる中空突起具１の製造方法を詳述する。以下の説明では、基材シート２Ａを搬送する方向をＹ方向、搬送する方向と直交する方向及び搬送される基材シート２Ａの第２方向をＸ方向、搬送される基材シート２Ａの厚み方向をＺ方向として説明する。
製造装置１００を用いる中空突起具１の製造方法では、先ず、図４に示すように、基材シート２Ａの原料ロールから帯状の基材シート２Ａを繰り出し、搬送方向Ｙに搬送する。そして、基材シート２Ａが所定位置まで送られたところで、基材シート２Ａの搬送を止める。このように、中空突起具１の製造方法では、帯状の基材シート２Ａの搬送を間欠的に行うようになっている。
製造装置１００を用いる中空突起具１の製造方法では、先ず、図４に示すように、基材シート２Ａの原料ロールから帯状の基材シート２Ａを繰り出し、搬送方向Ｙに搬送する。そして、基材シート２Ａが所定位置まで送られたところで、基材シート２Ａの搬送を止める。このように、中空突起具１の製造方法では、帯状の基材シート２Ａの搬送を間欠的に行うようになっている。
【0019】
基材シート２Ａは、製造される中空突起具１の有する基材となるシートであり、熱可塑性樹脂を含んでいる。基材シート２Ａとしては、熱可塑性樹脂を主体とする、即ち熱可塑性樹脂を５０質量％以上含むものであることが好ましく、熱可塑性樹脂を９０質量％以上含むものであることが更に好ましい。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－α－オレフィンコポリマー、エチレン－プロピレンコポリマー等のポリオレフィン樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、液晶ポリマー、ポリヒドロキシアルカノエート、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリグリコール酸、ポリ乳酸及び乳酸－ヒドロキシカルボン酸コポリマー等のポリ乳酸系樹脂等のポリエステル樹脂；ナイロン６及びナイロン６６等のポリアミド樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニル－エチレン共重合体及びポリスチレン等のビニル系ポリマー；ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸及びポリメタクリル酸エステル等のアクリル系ポリマー；ポリカーボネート；ポリアミドイミド；ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエテーテルエーテルケトンケトン等の芳香族ポリエーテルケトン樹脂；ポリエーテルイミド；セルロース分子を化学修飾した変性セルロース等が挙げられる。尚、基材シート２Ａは、熱可塑性樹脂以外に、ヒアルロン酸、コラーゲン、でんぷん、セルロース等を含んだ混合物で形成されていても良い。基材シート２Ａの厚みは、中空突起具１の有する基底部２の厚みＴ２（図３参照）と同等である。すなわち、前記中空突起部３は、熱可塑性樹脂を含んだ材質で形成されているのが好ましい。
【0020】
次いで、中空突起具１の製造方法では、図４に示すように、帯状の基材シート２Ａの一面２Ｄ側から突起部形成部１０の備える凸型部１１を刺入して、基材シート２Ａの他面２Ｕ側から突出する微細な中空突起部３を形成する突起部形成工程を行う。
【0021】
突起部形成部１０は、図４に示すように、突起部形成用の凸型部１１を備えている。凸型部１１は、加熱手段（不図示）を設けていても設けていなくてもよいが、製造装置１００では、加熱手段（不図示）を設けている。また製造装置１００では、凸型部１１の加熱手段以外に他の加熱手段を設けていなくともよい。本明細書で「凸型部１１の加熱手段以外に他の加熱手段を設けていない」とは、他の加熱手段を一切排除する場合を指すだけではなく、基材シート２Ａの軟化温度未満、又はガラス転移温度未満に加熱する手段を備える場合も含む意味である。但し、他の加熱手段を一切含まないことが好ましい。
【0022】
凸型部１１とは、基材シート２Ａに刺さる部分である凸型１１０を備えた部材のことであり、凸型部１１は、製造装置１００では、円盤状の土台部分の上に配された構造となっている。ただし、これに限られず凸型１１０のみからなる凸型部であってもよいし、複数の凸型１１０を台状支持体の上に配した凸型部１１であってもよい。凸型部１１は、製造する中空突起具１の中空突起部３の個数、配置、各中空突起部３の略外形形状に対応した凸型１１０を有しており、製造装置１００では、９個の円錐状の中空突起部３に対応して、９個の円錐状の凸型１１０を有している。
【0023】
凸型１１０は、図４に破線で示すように、９個の尖鋭な先端の円錐状に形成されており、その先端を厚み方向Ｚの上方に向けて配されている。凸型部１１は、基材シート２Ａの一面２Ｄ側（下面側）に該一面２Ｄから厚み方向Ｚの下方に一定の間隔を空けて配置されている。凸型部１１は、電動アクチュエータ（不図示）によって、厚み方向Ｚの上下に移動可能となっている。凸型１１０は、凸型部１１の凸型１１０の先端を基材シート２Ａの一面２Ｄ側から当接可能に構成されている。
【0024】
凸型部１１の加熱手段は、本実施形態では、超音波振動装置である。凸型部１１の超音波振動の作動は、基材シート２Ａに凸型部１１が当接する直前から、次工程である後述する冷却工程に至る直前まで行われることが好ましい。凸型部１１の動作、凸型部１１の加熱手段の作動等の凸型部１１の備える加熱手段の加熱条件の制御は、製造装置１００に備えられた制御手段（不図示）により行われる。
【0025】
凸型部１１の先端側の形状は、製造する中空突起具１の有する中空突起部３の外形形状に対応した形状となっていればよい。凸型部１１の凸型１１０は、その高さが、製造される中空突起具１が有する中空突起部３の突出高さＨ１（図３参照）と同じか或いは若干高く形成されている。
【0026】
突起部形成部１０は、図４に示すように、基材シート２Ａの他面２Ｕ側（上面側）に撓み抑制手段としての第１開口プレート１２Ｕを有し、基材シート２Ａの一面２Ｄ側（下面側）に撓み抑制手段としての第２開口プレート１２Ｄを有している。第１及び第２開口プレート１２Ｕ，１２Ｄは、搬送方向Ｙに平行に延在する板状部材から形成されている。第１及び第２開口プレート１２Ｕ，１２Ｄは、開口部１２ａ以外の領域で基材シート２Ａを挟持している。
【0027】
第１及び第２開口プレート１２Ｕ，１２Ｄは、１個の開口部１２ａに対して凸型部１１における各凸型１１０が複数個挿通できるように、各凸型１１０の断面積よりも大きな開口面積で形成されていてもよいが、本実施形態では、図４及び図５に示すように、１個の開口部１２ａに対して１個の凸型１１０が挿通されるように形成されている。第１開口プレート１２Ｕの開口部１２ａは、製造装置１００では、第２開口プレート１２Ｄの開口部１２ａと同心円上に配置されている。従って、基材シート２Ａを挟持する一対の第１開口プレート１２Ｕの開口部１２ａ及び第２開口プレート１２Ｄの開口部１２ａが厚み方向において重なっている。
【0028】
第１及び第２開口プレート１２Ｕ，１２Ｄは、基材シート２Ａに当接する方向と離間する方向に移動可能となっている。製造装置１００では、第１及び第２開口プレート１２Ｕ，１２Ｄは、電動アクチュエータ（不図示）によって、厚み方向Ｚの上下に移動可能となっている。第１及び第２開口プレート１２Ｕ，１２Ｄの動作の制御は、製造装置１００に備えられた、制御手段（不図示）により行われる。
なお、本実施形態においては、第１開口プレート１２Ｕ及び第２開口プレート１２Ｄは、基材シート２Ａに当接する方向と離間する方向に移動可能となっている。これらの内、第２開口プレート１２Ｄは、基材シート２Ａに当接する方向と離間する方向に移動可能となっていなくても良い。
なお、本実施形態においては、第１開口プレート１２Ｕ及び第２開口プレート１２Ｄは、基材シート２Ａに当接する方向と離間する方向に移動可能となっている。これらの内、第２開口プレート１２Ｄは、基材シート２Ａに当接する方向と離間する方向に移動可能となっていなくても良い。
【0029】
中空突起具１の製造方法では、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、第１開口プレート１２Ｕと第２開口プレート１２Ｄとで、基材シート２Ａを挟持した状態で突起部形成工程を行うようになっている。突起部形成工程では、基材シート２Ａの一面２Ｄ側から、第２開口プレート１２Ｄの開口部１２ａに凸型１１０を通過させ、図５（ａ）に示すように、超音波振動装置により各凸型１１０に超音波振動を予め発現させながら、次いで凸型部１１を基材シート２Ａの一面２Ｄに当接させる。これにより当接部分ＴＰを軟化させる。そして、図５（ｂ）に示すように、当接部分ＴＰを軟化させながら、基材シート２Ａの一面２Ｄ側から他面２Ｕ側に向かって凸型１１０を上昇させて、基材シート２Ａの他面２Ｕ側に配された第１開口プレート１２Ｕで基材シート２Ａの撓みを抑制しつつ、凸型１１０を基材シート２Ａに刺入する。そして、基材シート２Ａの他面２Ｕ側から突出する微細な非貫通の中空突起部３を形成する。
【0030】
凸型部１１の加熱による基材シート２Ａの加熱温度は、中空突起部３の形成の観点から、使用される基材シート２Ａのガラス転移温度以上溶融温度未満であることが好ましく、特に軟化温度以上溶融温度未満であることが好ましい。なお、超音波振動装置を用いて基材シート２Ａを加熱する場合においては、凸型１１０と接触した基材シート２Ａの部分の温度範囲として適用される。一方、超音波振動装置の代わりに加熱ヒーター装置を用いて基材シート２Ａを加熱する場合には、凸型部１１の加熱温度を上述した範囲で調整すればよい。なお、ガラス転移温度（Ｔｇ）の測定方法は、公知の軟化温度の測定方法は、ＪＩＳ Ｋ－７１９６「熱可塑性プラスチックフィルム及びシートの熱機械分析による軟化温度試験方法」に従って行えばよい。
【0031】
次いで、中空突起具１の製造方法では、図４及び図５（ｃ）に示すように、冷却部２０の備える冷風送風装置２１を用いて、中空突起部３を冷却する冷却工程を行う。冷風送風装置２１は、図４に示すように、冷風送風する送風口２２が基材シート２Ａの他面２Ｕ側（上面側）に配されており、送風口２２から冷風を吹き付けて非貫通の中空突起部３を冷却するようになっている。冷風送風装置は、搬送される帯状の基材シート２Ａの他面２Ｕ側（上面側）及び一面２Ｄ側（下面側）の全体を中空状に覆い、冷風送風装置の内部を帯状の基材シート２Ａが搬送方向（Ｙ方向）に搬送されるようにし、中空内に、例えば、冷風送風する送風口２２を設けるようにしてもよい。冷風送風装置２１の冷却温度、冷却時間の制御は、製造装置１００に備えられた、制御手段（不図示）により制御されている。
【0032】
中空突起具１の製造方法では、非貫通の中空突起部３の内部に凸型部１１を刺入した状態で該非貫通の中空突起部３を冷却する冷却工程を行うようになっている。冷却工程では、電動アクチュエータ（不図示）による凸型部１１の厚み方向（Ｚ方向）の移動を停止し、凸型部１１の凸型１１０を非貫通の中空突起部３の内部に刺し込んだ状態で、基材シート２Ａの他面２Ｕ側（上面側）に配された送風口２２から冷風を吹き付けて、非貫通の中空突起部３の内部に凸型１１０を刺入した状態のまま冷却する。
【0033】
製造装置１００のように、凸型部１１の加熱手段が超音波振動である場合には、冷風送風装置２１を必ず備える必要はなく、超音波振動装置の振動を切ることにより、冷却することもできる。この点で、超音波振動を加熱手段として用いると、装置の簡便化とともに、高速での中空突起具１の製造が容易となるので好ましい。また、基材シート２Ａの凸型部１１と当接していない部分では、より熱が伝わりにくく、また、超音波振動付与のオフによって冷却が効率的に行われるので、成形部分以外の変形が生じにくいという長所がある。
【0034】
中空突起具１の製造方法では、冷却工程で非貫通の中空突起部３を冷却しながら、又は冷却工程終了後に、中空突起部３の開孔予定位置に貫通孔３ｈを形成する開孔形成工程を行うようになっているところ、図４及び図５に示す製造方法では、非貫通の中空突起部３を冷却しながら、開孔形成部４０の備える非接触式の開孔手段を用いて、非貫通の中空突起部３の開孔予定位置にレーザーを照射し、該非貫通の中空突起部３に貫通孔である貫通孔３ｈを形成している。このように非貫通の中空突起部３を冷却しながら中空突起部３に貫通孔３ｈを形成すると、冷却工程と開孔形成工程が同時に行えるため製造時間を短縮することが可能となる。本実施形態において、開孔予定位置とは、レーザーが照射されて貫通孔３ｈが形成される中空突起部３の部位である。
【0035】
開孔形成部４０は、基材シート２Ａの他面２Ｕ側に非接触式の開孔手段を備えている。非接触式の開孔手段としては、レーザー照射装置４が用いられている。レーザー照射装置４は、図４に示すように、レーザー光線４Ｌを自在に走査するガルバノスキャナである照射ヘッド４１を有している。照射ヘッド４１は、基材シート２Ａの他面２Ｕ側（上面側）に該他面２Ｕから厚み方向Ｚの上方に一定の間隔を空けて配置されている。
このように基材シート２Ａの他面２Ｕ側（上面側）に配された照射ヘッド４１からレーザー光線４Ｌを非貫通の中空突起部３の開孔予定位置に照射して、中空突起部３に貫通孔３ｈを形成すると、中空突起部３の外面３２における貫通孔３ｈの周囲にバリが形成され難い。また、中空突起部３の任意の位置に貫通孔３ｈを形成し易いため、液剤等を供給したい皮膚表面に対する位置を任意に制御し易い。
このように基材シート２Ａの他面２Ｕ側（上面側）に配された照射ヘッド４１からレーザー光線４Ｌを非貫通の中空突起部３の開孔予定位置に照射して、中空突起部３に貫通孔３ｈを形成すると、中空突起部３の外面３２における貫通孔３ｈの周囲にバリが形成され難い。また、中空突起部３の任意の位置に貫通孔３ｈを形成し易いため、液剤等を供給したい皮膚表面に対する位置を任意に制御し易い。
【0036】
照射ヘッド４１は、図４に示すように、照射されたレーザー光線４Ｌを集光するレンズ４３及び集光した該レーザー光線４Ｌを自在に走査する２枚のミラー４２及び保護レンズ４４を有している。保護レンズ４４は設けていても設けていなくても良いが、光学系への塵やほこりの進入を防止するため、設けている方が好ましい。ミラー４２は、モータ軸に取り付けられている。ミラー４２は、レーザー光線４Ｌが基材シート２Ａ上の中空突起部３に当たる照射点を、基材シート２Ａの搬送方向Ｙに移動させる機構、基材シート２Ａの搬送する方向と直交する方向Ｘに移動させる機構を備え、レーザー光線４Ｌを自在に走査できるようになっている。レンズ４３は、光軸方向に移動可能となっており、レーザー光線４Ｌを集光して、中空突起部３に当たるレーザー光線４Ｌの照射点のスポット径を一定にする機構、該レーザー光線４Ｌの照射点を基材シート２Ａの厚み方向Ｚ方向に移動させる機構等を備えている。ミラー４２及びレンズ４３を有する照射ヘッド４１は、レーザー光線４Ｌの照射点をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向からなる３次元に調整できるようになっている。その為、９個の中空突起部３それぞれの照射したい位置（近接部位）を３次元に座標化することで、レーザー光線４Ｌを各中空突起部３の照射したい位置に所定のスポット径で照射することができる。
【0037】
中空突起具１の製造方法では、図５（ｃ）に示すように、非貫通の中空突起部３の内部に凸型部１１を刺入した状態で、該中空突起部３を冷却しながら、該非貫通の中空突起部３に照射ヘッド４１からレーザー光線４Ｌを照射して貫通孔３ｈを形成する。このように非貫通の中空突起部３の内部に凸型部１１を刺入した状態でレーザー光線４Ｌを照射して貫通孔３ｈを形成すると、中空突起部３の内面３１における貫通孔３ｈの周囲にばりが形成され難く、皮膚の内部に剤を安定的に供給できる。また、非貫通の中空突起部３の内部に凸型部１１を刺入した状態でレーザー光線４Ｌを照射して貫通孔３ｈを形成すると、中空突起部３におけるレーザー光線４Ｌが照射された側の側壁とは反対側の側壁の内面３１にダメージを与え難く、皮膚の内部に剤を安定的に供給できる。
【0038】
中空突起具１の製造方法では、図５（ｄ）に示すように、非貫通の中空突起部３の内部に凸型部１１を刺した状態で、非貫通の中空突起部３に貫通孔３ｈを形成し、且つ中空突起部３の冷却を停止する。次いで、図５（ｅ）に示すように、貫通孔３ｈが形成された中空突起部３の内部から凸型部１１を抜いて内部が中空の中空突起部３を形成するリリース工程を行う。冷却工程において凸型部１１の超音波振動装置による超音波振動を継続している場合には、リリース工程において、超音波振動を停止することが好ましい。リリース工程では、電動アクチュエータ（不図示）によって、凸型部１１を厚み方向（Ｚ方向）の下方に移動させ、各中空突起部３の内部に凸型１１０を刺し込んだ状態から、凸型１１０を抜いて、内部が中空の中空突起部３を形成する。リリース工程では、中空突起部３の内部から凸型部１１を抜く際に基材シート２Ａの撓みを抑制する撓み抑制手段として第２開口プレート１２Ｄを用いているので、凸型１１０を中空突起部３の内部から抜き易い。
【0039】
中空突起具１の製造方法では、９個の中空突起部３が基材シート２Ａの他面２Ｕ（上面）に配列された中空突起具１の前駆体１Ａが製造できる。中空突起具１の前駆体１Ａが製造された後に、第１開口プレート１２Ｕ及び第２開口プレート１２Ｄを、基材シート２Ａから離間させ、基材シート２Ａを挟持状態から解放する。
【0040】
以上のように形成された中空突起具１の前駆体１Ａは、その後、搬送方向Ｙ下流側に搬送される。その後、カット工程にて、所定の範囲でカットされ、図１に示すような、シート状の基底部２と複数の中空突起部３とを有する中空突起具１が製造できる。以上の工程を繰り返すことによって、中空突起具１を連続的に効率良く製造できる。
上述したように製造された中空突起具１は、その後の工程において更に所定の形状に形成されても良いし、凸型部１１を刺し込む工程の前に所望の形状に基材シート２Ａを予め調整しておいても良い。
上述したように製造された中空突起具１は、その後の工程において更に所定の形状に形成されても良いし、凸型部１１を刺し込む工程の前に所望の形状に基材シート２Ａを予め調整しておいても良い。
【0041】
次に、レーザー照射装置４による貫通孔３ｈの形成工程について詳細に説明する。
前述した特許文献１－３に記載の技術では、複数ある中空突起部の内の１つの中空突起部に対し、一度の照射で貫通孔が形成可能な出力に調整されたレーザー光線４Ｌを照射している。これにより、中空突起部３の開孔予定位置となる側壁の一部には、一度に照射されたレーザー光線４Ｌの熱エネルギーで溶融して外面３２から内面３１まで貫通する貫通孔３ｈが形成される。また、レーザー光線４Ｌの照射位置も１つの中空突起部に対して１か所である。このため、照射されたレーザー光線４Ｌのエネルギーが一箇所に集中することから部分的な温度上昇が大きく、温度上昇に伴い、照射範囲の周囲に伝わる熱も多く、照射範囲の周囲部で熱による影響が大きくなる傾向となる。熱による影響とは、想定外の溶融による中空突起部３の貫通孔の周囲の薄肉化や熱変性である。このように、微細な中空突起部３にレーザー照射（レーザー加工）によって貫通孔３ｈを成型する場合、強度不足が懸念されている。
前述した特許文献１－３に記載の技術では、複数ある中空突起部の内の１つの中空突起部に対し、一度の照射で貫通孔が形成可能な出力に調整されたレーザー光線４Ｌを照射している。これにより、中空突起部３の開孔予定位置となる側壁の一部には、一度に照射されたレーザー光線４Ｌの熱エネルギーで溶融して外面３２から内面３１まで貫通する貫通孔３ｈが形成される。また、レーザー光線４Ｌの照射位置も１つの中空突起部に対して１か所である。このため、照射されたレーザー光線４Ｌのエネルギーが一箇所に集中することから部分的な温度上昇が大きく、温度上昇に伴い、照射範囲の周囲に伝わる熱も多く、照射範囲の周囲部で熱による影響が大きくなる傾向となる。熱による影響とは、想定外の溶融による中空突起部３の貫通孔の周囲の薄肉化や熱変性である。このように、微細な中空突起部３にレーザー照射（レーザー加工）によって貫通孔３ｈを成型する場合、強度不足が懸念されている。
【0042】
すなわち、レーザー光線４Ｌの照射により開孔される側壁の部位は孔をあけるので溶融してもよいが、開孔しない部位が温度上昇にともない軟化したり溶融すると、中空突起部の厚さが薄くなったり、熱変性により脆くなって脆弱化する場合がある。このように一度の照射で形成された貫通孔３ｈを備えた中空突起具を皮膚に穿刺した場合、脆弱化による強度不足から中空突起部が破損するおそれがあり、中空突起部の強度の維持という面では課題を残している。また、特許文献１－３の技術では、貫通孔の形成時にレーザー光線４Ｌの照射回数を工夫して照射による中空突起部の脆弱化を抑制しつつも熱加工して貫通孔を形成するという技術的思想の記載は見受けられない。
【0043】
そこで、本発明者は、微細な中空突起部３に貫通孔３ｈを形成するに際し、レーザー光線４Ｌの照射の仕方に着目した。そして、貫通孔３ｈを形成する形成工程（加工する加工工程）において、中空突起部３の側壁の外面３２に対してレーザー光線４Ｌを照射して徐々にその深度を深めて最終的には内面３１まで貫通した貫通孔３ｈを形成する手法と、貫通孔３ｈよりも小径で中空突起部３の外面３２から内面３１まで貫通する開孔部を貫通孔３ｈよりも小径に形成し、各開孔部がつながって一体化することで、１つの貫通孔３ｈを形成する手法に至った。本明細書では、前者を第１の実施形態として説明し、後者を第２の実施形態として説明する。
【0044】
〔第１の実施形態〕
図６（ａ）～（ｄ）は、第１の実施形態による貫通孔の形成工程を示す。第１の実施形態では、中空突起部３に対して、レーザー照射装置４から、１回の照射で中空突起部３の開孔予定位置となる側壁を貫通しない出力のレーザー光線４Ｌを複数回にわたって照射することで、貫通孔３ｈを形成する。
この場合、レーザー照射装置４から照射されるレーザー光線４Ｌのスポット径は、外面３２において、設計上の貫通孔３ｈの開孔径となる寸法よりも幾分小さくされている。これはレーザー光線４Ｌの照射による熱によってスポット径よりも幾分広く中空突起部３が溶融するためである。複数回に分けて照射するに際し、スポット径は同一の径で照射してもよいし、最初は設計上の貫通孔３ｈの開孔径よりも小径のスポット径で照射し、最終的には設計上の貫通孔の開孔径相当のスポット径まで徐々に〔段階的に〕大きくなるようにスポット径を変更して照射するようにしてもよい。
図６（ａ）～（ｄ）は、第１の実施形態による貫通孔の形成工程を示す。第１の実施形態では、中空突起部３に対して、レーザー照射装置４から、１回の照射で中空突起部３の開孔予定位置となる側壁を貫通しない出力のレーザー光線４Ｌを複数回にわたって照射することで、貫通孔３ｈを形成する。
この場合、レーザー照射装置４から照射されるレーザー光線４Ｌのスポット径は、外面３２において、設計上の貫通孔３ｈの開孔径となる寸法よりも幾分小さくされている。これはレーザー光線４Ｌの照射による熱によってスポット径よりも幾分広く中空突起部３が溶融するためである。複数回に分けて照射するに際し、スポット径は同一の径で照射してもよいし、最初は設計上の貫通孔３ｈの開孔径よりも小径のスポット径で照射し、最終的には設計上の貫通孔の開孔径相当のスポット径まで徐々に〔段階的に〕大きくなるようにスポット径を変更して照射するようにしてもよい。
【0045】
貫通孔３ｈが形成されるまでのレーザー光線４Ｌの照射回数は、基材シート２Ａの材質や厚さ、レーザー光線４Ｌの波長〔種類〕応じて試験的に決めるのが好ましい。照射時の熱による影響を最小限にするという観点からは、例えば２～５回照射して貫通孔３ｈが形成されるようにレーザー照射装置４からのレーザー光線４Ｌの出力やスポット径を調整するのが好ましい。レーザー光線４Ｌを１０回以上で照射して貫通孔３ｈを形成してもよいが、照射回数が多くなるほど、貫通孔３ｈが形成された中空突起部３を備えた中空突起具１であるマイクロニードルアレイを１つ製造するのに時間を要してしまい、生産性の面で好ましくない。このため、照射回数は数回程度に留めるのが好ましい。本実施形態では、図６に示すように３回のレーザー光線４Ｌの照射で、貫通孔３ｈが形成されるように、レーザー照射装置４からのレーザー光線の出力とスポット径を調整している。
【0046】
貫通孔３ｈの形成に複数回のレーザー光線４Ｌの照射を行う場合、照射位置を同一位置とする方が、照射のたびに同一箇所が熱溶融して孔の深度を効率的に深められて、貫通（開孔）までの時間短縮を図れるので好ましい。
貫通孔３ｈを形成するレーザー光線４Ｌの出力については、貫通孔３ｈを形成する開孔予定位置（側壁）の材質が、一度のレーザー照射により貫通はしないが、溶融する程度の出力に設定するのが好ましい。例えば、３回のレーザー光線４Ｌの照射で貫通孔３ｈを形成することを想定した場合、図６（ａ）に示す、中空突起部３の形成直後から、図６（ｂ）に示す１回目のレーザー照射で中空突起部３の側壁の厚さの１／３程度を溶融し、図６（ｂ）に示す２回目のレーザー照射で中空突起部３の側壁の厚さのさらに１／３程度を溶融し、図６（ｄ）に示すように３回目のレーザー照射によって外面３２から内面３１まで貫通した貫通孔３ｈを形成することができる（図３参照）。
図７（ａ）は、貫通孔３ｈが形成された中空突起部３の１つを照射側から見た図を示し、図７（ｂ）は、中空突起部３に形成された貫通孔３ｈと、影響を受けた周囲部３ｇの範囲を示す拡大図である。
貫通孔３ｈを形成するレーザー光線４Ｌの出力については、貫通孔３ｈを形成する開孔予定位置（側壁）の材質が、一度のレーザー照射により貫通はしないが、溶融する程度の出力に設定するのが好ましい。例えば、３回のレーザー光線４Ｌの照射で貫通孔３ｈを形成することを想定した場合、図６（ａ）に示す、中空突起部３の形成直後から、図６（ｂ）に示す１回目のレーザー照射で中空突起部３の側壁の厚さの１／３程度を溶融し、図６（ｂ）に示す２回目のレーザー照射で中空突起部３の側壁の厚さのさらに１／３程度を溶融し、図６（ｄ）に示すように３回目のレーザー照射によって外面３２から内面３１まで貫通した貫通孔３ｈを形成することができる（図３参照）。
図７（ａ）は、貫通孔３ｈが形成された中空突起部３の１つを照射側から見た図を示し、図７（ｂ）は、中空突起部３に形成された貫通孔３ｈと、影響を受けた周囲部３ｇの範囲を示す拡大図である。
【0047】
このように、１回の照射では貫通孔３ｈが開かない出力で複数回、レーザー光線４Ｌを照射対象となる中空突起部３の側壁の外面３２に照射することで、側壁の外面３２から内面３１に向かって段階的に側壁が溶融して貫通孔３ｈが形成される。このため、従来のように１回の照射で貫通孔を形成する場合に比べて、一照射当たりの中空突起部３に与える熱量を低減することができる。このことにより、レーザー光線４Ｌが照射されて貫通孔３ｈの形成された周囲部３ｇにおける、熱が影響することによる熱変性や、想定外に薄肉化する等の熱影響範囲を小さくできる。つまり、中空突起部３への貫通孔形成時のレーザー光線４Ｌの照射による熱影響が小さくなるので、貫通孔３ｈの周囲部３ｇが脆弱化することを抑制でき、強度を維持した中空突起具１の提供が可能である。
実施形態において、貫通孔３ｈの開孔径ｒ１とは、図７（ｂ）に示すように、中空突起部３の突出方向である厚さ方向Ｚに対して直交する幅方向（Ｘ方向）における貫通孔３ｈの幅である。また、熱の影響を受ける範囲である周囲部（熱影響部）３ｇの径ｒ２とは、幅方向（Ｘ方向）における熱の影響を受ける範囲である周囲部３ｇの幅である。本実施形態のように、レーザー光線４Ｌの照射回数を複数回にすることで、周囲部３ｇの径ｒ２を従来構成に比べて小さくすることができる。
なお、レーザー照射によって貫通孔３ｈの周囲に形成される熱の影響を受けた周囲部３ｇの幅の測定においては、中空突起部３の熱の影響を受けていない外面３２と比較して、貫通孔３ｈの周囲に存在する変色した部分、あるいは貫通孔３ｈの形状を切頭円錐形状とみなした場合の傾斜側面部を熱の影響により薄肉化した部分と定義し、切頭円錐形状の底面周囲を熱の影響を受けた周囲部３ｇとし、マイクロスコープや走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて周囲部３ｇの横幅を測定し、周囲部３ｇの径ｒ２の値を求めることができる。
実施形態において、貫通孔３ｈの開孔径ｒ１とは、図７（ｂ）に示すように、中空突起部３の突出方向である厚さ方向Ｚに対して直交する幅方向（Ｘ方向）における貫通孔３ｈの幅である。また、熱の影響を受ける範囲である周囲部（熱影響部）３ｇの径ｒ２とは、幅方向（Ｘ方向）における熱の影響を受ける範囲である周囲部３ｇの幅である。本実施形態のように、レーザー光線４Ｌの照射回数を複数回にすることで、周囲部３ｇの径ｒ２を従来構成に比べて小さくすることができる。
なお、レーザー照射によって貫通孔３ｈの周囲に形成される熱の影響を受けた周囲部３ｇの幅の測定においては、中空突起部３の熱の影響を受けていない外面３２と比較して、貫通孔３ｈの周囲に存在する変色した部分、あるいは貫通孔３ｈの形状を切頭円錐形状とみなした場合の傾斜側面部を熱の影響により薄肉化した部分と定義し、切頭円錐形状の底面周囲を熱の影響を受けた周囲部３ｇとし、マイクロスコープや走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて周囲部３ｇの横幅を測定し、周囲部３ｇの径ｒ２の値を求めることができる。
【0048】
〔第２の実施形態〕
図８（ａ）～（ｄ）は、第２の実施形態による貫通孔３ｈの形成工程を示す。第２の実施形態では、中空突起部３に対して、１回の照射で貫通孔３ｈの開孔径ｒ１よりも小さい開孔径で貫通する出力のレーザー光線４Ｌを、中空突起部３の同一面となる外面３２に複数回照射することで、貫通孔３ｈを形成する。
この場合、レーザー照射装置４から照射されるレーザー光線４Ｌのスポット径は、中空突起部３の外面３２において、設計上の貫通孔３ｈの開孔径の寸法よりも小さく、レーザー光線４Ｌの出力は１回の照射で外面３２から内面３１まで（側壁を）貫通する出力に設定されている。また、本実施形態において、レーザー光線４Ｌのスポット径は、照射回数を重ねる毎に径大となるようになっている。スポット径を大きくした場合、レーザー出力がスポット径変更前の出力のままであると、単位面積当たりの照射エネルギー量が低下して中空突起部３を貫通しないことが想定される。このため、本実施形態では、スポット径の径大に伴いレーザー出力を高めて確実に１回の照射で設計上の径よりも小さい開孔径で貫通可能としている。
図８（ａ）～（ｄ）は、第２の実施形態による貫通孔３ｈの形成工程を示す。第２の実施形態では、中空突起部３に対して、１回の照射で貫通孔３ｈの開孔径ｒ１よりも小さい開孔径で貫通する出力のレーザー光線４Ｌを、中空突起部３の同一面となる外面３２に複数回照射することで、貫通孔３ｈを形成する。
この場合、レーザー照射装置４から照射されるレーザー光線４Ｌのスポット径は、中空突起部３の外面３２において、設計上の貫通孔３ｈの開孔径の寸法よりも小さく、レーザー光線４Ｌの出力は１回の照射で外面３２から内面３１まで（側壁を）貫通する出力に設定されている。また、本実施形態において、レーザー光線４Ｌのスポット径は、照射回数を重ねる毎に径大となるようになっている。スポット径を大きくした場合、レーザー出力がスポット径変更前の出力のままであると、単位面積当たりの照射エネルギー量が低下して中空突起部３を貫通しないことが想定される。このため、本実施形態では、スポット径の径大に伴いレーザー出力を高めて確実に１回の照射で設計上の径よりも小さい開孔径で貫通可能としている。
【0049】
例えば、３回のレーザー光線４Ｌの照射で貫通孔３ｈを形成することを想定した場合、図８（ａ）に示す、中空突起部３の形成直後から、図８（ｂ）に示す１回目のレーザー照射で中空突起部３の側壁に貫通孔３ｈよりも小径で貫通する開孔部３０１を形成し、図８（ｃ）に示す２回目のレーザー照射で、１回目のスポット径よりも大きく、高出力のレーザー光線４Ｌを開孔部３０１上に照射して開孔部３０１よりも径大で貫通する開孔部３０２を形成する。図８（ｄ）に示すように３回目のレーザー照射では、２回目スポット径よりも大きく、高出力のレーザー光線４Ｌを開孔部３０２上に照射して開孔部３０２よりも径大で貫通する開孔部３０３を形成する。本実施形態では、この開孔部３０３が図９（ａ）に示す貫通孔３ｈとなる。
【0050】
第２の実施形態のように、設計上の寸法となる貫通孔３ｈよりも小径の開孔径の開孔を形成するレーザー光線４Ｌを複数回照射して貫通孔３ｈを形成する場合、中空突起部３の同一面の相互に近接する部位に複数回照射して貫通孔３ｈを形成してもよい。この場合、照射毎のレーザー光線の出力とスポット径はそれぞれ同一とし、照射位置だけを変更する。
例えば、３回、レーザー光線４Ｌを照射して貫通孔３ｈを形成する場合、図９（ｂ）に示すように、外面３２において三角形（図９（ｂ）では、正三角形を表示）の頂点の軌跡を描くようにレーザー光線４Ｌを３回照射する。この場合、１回目のレーザー照射によって形成された開孔部３０１と、２回目のレーザー照射によって形成された開孔部３０２と、３回目のレーザー照射によって形成された開孔部３０３とは、相互に隣接して形成されるように照射位置を調整されている。図中符号Ｐは、スポット径Ｐ１の中心間距離を示す。
例えば、３回、レーザー光線４Ｌを照射して貫通孔３ｈを形成する場合、図９（ｂ）に示すように、外面３２において三角形（図９（ｂ）では、正三角形を表示）の頂点の軌跡を描くようにレーザー光線４Ｌを３回照射する。この場合、１回目のレーザー照射によって形成された開孔部３０１と、２回目のレーザー照射によって形成された開孔部３０２と、３回目のレーザー照射によって形成された開孔部３０３とは、相互に隣接して形成されるように照射位置を調整されている。図中符号Ｐは、スポット径Ｐ１の中心間距離を示す。
【0051】
このように１回の照射で中空突起部３を貫通するが、その直径は貫通孔３ｈよりも小さいレーザー光線４Ｌを外面３２の同一面の相互に近接する部位に照射すると、各レーザー光線４Ｌの照射によって形成された開孔部３０１～３０３が熱によって溶けてつながる。このため、図９（ｂ）に破線で示すように、レーザー光線４Ｌのスポット径Ｐ１よりも大きい貫通孔３ｈがより熱影響少なく形成でき、貫通孔３ｈの周囲部３ｇが脆弱化することを抑制でき、強度を維持した中空突起具１の提供が可能である。
【0052】
１回の照射で中空突起部３を貫通するが、その直径は貫通孔３ｈよりも小さいレーザー光線４Ｌを複数回照射して貫通孔３ｈを形成する場合、図９（ｃ）に示すように、開孔部３０１、開孔部３０２、開孔部３０３の少なくとも２つ以上が互いにオーバーラップするようにレーザー光線４Ｌを照射することで、それらがつながり一体化して１つの貫通孔３ｈを形成しても良い。このようにしても、レーザー光線４Ｌのスポット径Ｐ１よりも大きい貫通孔３ｈがより熱影響少なく形成することができ、上記と同様の作用効果を奏する。
【0053】
第１及び第２の実施形態では、１つの中空突起部３に対し、１つの貫通孔３ｈを形成したが、貫通孔３ｈの数は、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、１つの中空突起部３に対し複数の貫通孔３ｈを形成する形態であってもよい。
図１０（ａ）は、貫通孔３ｈが中空突起部３の突出方向（厚み方向Ｚ）に２つ並んで形成された形態を示し、図１０（ｂ）は、貫通孔３ｈが中空突起部３の先端部の中心を通る中心線ＣＬに対して線対称となるように複数形成された形態を示す。図１０（ｂ）では、中空突起部３の幅方向（Ｘ方向）に位置する部位である外面３２に貫通孔３ｈがそれぞれ形成されている。
図１０（ａ）に示すように突出方向（厚み方向Ｚ）に貫通孔３ｈを複数形成する場合、例えば照射ヘッド４１によりレーザー光線４Ｌの照射位置を、例えば照射ヘッド４１を制御して突出方向（厚み方向Ｚ）において変更することで形成することができる。図１０（ｂ）に示すように、幅方向（Ｘ方向）に対してそれぞれ１つの貫通孔３ｈを形成する場合、一旦、全ての中空突起部３の片側に貫通孔３ｈを形成した後、中空突起具１の向きを１８０度回転して、レーザー照射装置４によってもう一方の側に貫通孔３ｈを形成すればよい。
このように貫通孔３ｈを複数形成することで、中空突起部３の空間３ｋ内に収容される剤の供給速度を調整することができる。また、厚さ方向Ｚに貫通孔３ｈが複数形成されている場合、皮膚にマイクロアレイ（中空突起具１）を穿刺した際に異なる皮膚層に剤を供給することができる。
図１０（ａ）は、貫通孔３ｈが中空突起部３の突出方向（厚み方向Ｚ）に２つ並んで形成された形態を示し、図１０（ｂ）は、貫通孔３ｈが中空突起部３の先端部の中心を通る中心線ＣＬに対して線対称となるように複数形成された形態を示す。図１０（ｂ）では、中空突起部３の幅方向（Ｘ方向）に位置する部位である外面３２に貫通孔３ｈがそれぞれ形成されている。
図１０（ａ）に示すように突出方向（厚み方向Ｚ）に貫通孔３ｈを複数形成する場合、例えば照射ヘッド４１によりレーザー光線４Ｌの照射位置を、例えば照射ヘッド４１を制御して突出方向（厚み方向Ｚ）において変更することで形成することができる。図１０（ｂ）に示すように、幅方向（Ｘ方向）に対してそれぞれ１つの貫通孔３ｈを形成する場合、一旦、全ての中空突起部３の片側に貫通孔３ｈを形成した後、中空突起具１の向きを１８０度回転して、レーザー照射装置４によってもう一方の側に貫通孔３ｈを形成すればよい。
このように貫通孔３ｈを複数形成することで、中空突起部３の空間３ｋ内に収容される剤の供給速度を調整することができる。また、厚さ方向Ｚに貫通孔３ｈが複数形成されている場合、皮膚にマイクロアレイ（中空突起具１）を穿刺した際に異なる皮膚層に剤を供給することができる。
【0054】
貫通孔３ｈを形成するレーザー光線４Ｌとしては、中空突起部３に吸収され得るものを用いることが好ましい。中空突起部３を形成する基材シート２Ａが、熱可塑性樹脂を主体とするフィルム等のシートである場合、レーザー光線４Ｌとしては、ＣＯ２レーザー、エキシマレーザー、アルゴンレーザー、ＹＡＧレーザー、ＬＤレーザー（半導体レーザー）、ＹＶＯ４レーザー、ファイバーレーザー等、ＵＶレーザーを用いることが好ましい。
つまり、熱影響を減少することができる観点から、また、レーザー設備導入や取り扱い並びに生産性の観点から、レーザー光線４Ｌの波長は、１８０ｎｍ以上、好ましくは３００ｎｍ以上、更に好ましくは３５０ｎｍ以上であり、そして、好ましくは２０μｍ以下であり、更に好ましくは１２μｍ以下であり、好ましくは１８０ｎｍ以上２０μｍ以下であり、より好ましくは３５０ｎｍ以上１２μｍ以下である。
つまり、熱影響を減少することができる観点から、また、レーザー設備導入や取り扱い並びに生産性の観点から、レーザー光線４Ｌの波長は、１８０ｎｍ以上、好ましくは３００ｎｍ以上、更に好ましくは３５０ｎｍ以上であり、そして、好ましくは２０μｍ以下であり、更に好ましくは１２μｍ以下であり、好ましくは１８０ｎｍ以上２０μｍ以下であり、より好ましくは３５０ｎｍ以上１２μｍ以下である。
【0055】
同様の観点から、レーザー光線４Ｌのパルス幅は、１ｆｓ以上、好ましくは１００ｆｓ以上、更に好ましくは１０００ｆｓ以上であり、１０ｍｓ以下、好ましくは５ｍｓ以下、より好ましくは１ｍｓ以下であり、好ましくは１ｆｓ以上１０ｍｓ以下であり、より好ましくは１００ｆｓ以上５ｍｓ以下であり、更に好ましくは１０００ｆｓ以上１ｍｓ以下、であるのが好ましい。
【0056】
中空突起部３の先端に貫通孔３ｈを形成してもよいが、中空突起部３の先端の強度、並びに鋭利な形状を維持して皮膚に穿刺し易くする観点から、貫通孔３ｈの形成工程では、非貫通の中空突起部３の先端部の中心からずれた位置にレーザー光線４Ｌを照射して貫通孔３ｈを形成し、中空突起部３の先端部にレーザー照射の影響を与えないことが好ましい。少ない照射エネルギーで中空突起部３の傾斜した側壁にレーザー光線４Ｌを照射して貫通孔３ｈを形成する観点と、レーザー光線４Ｌが照射される面積を小さくし、照射エネルギーの影響を抑えて形成された貫通孔３ｈ周辺の強度を維持する観点から、また、隣接する中空突起部へのレーザー照射の影響を少なくする観点から貫通孔の形成工程では、図５（ｃ）に示すように、レーザー照射装置４の照射ヘッド４１からレーザー光線４Ｌを凸型部１１の凸型１１０の刺入方向ＩＬｅに対して傾斜する方向ＩＬｆから非貫通の中空突起部３に照射して貫通孔３ｈを形成することが好ましい。
【0057】
同様の観点から、凸型１１０の刺入方向ＩＬｅと、レーザー光線４Ｌを照射する傾斜する方向ＩＬｆとのなす角θは、５度以上であることが好ましく、１０度以上であることが更に好ましく、１５度以上であることが特に好ましく、そして、８５度以下であることが好ましく、８０度以下であることが更に好ましく、７５度以下であることが特に好ましい。具体的には、５度以上８５度以下であることが好ましく、１０度以上８０度以下であることが更に好ましく、１５度以上７５度以下であることが特に好ましい。
【0058】
中空突起部３へ貫通孔を形成し、且つ熱影響を減少することができる観点から、レーザー光線４Ｌの照射時間は、０．１ｍｓ以上であることが好ましく、０．５ｍｓ以上であることが更に好ましく、そして、１００ｍｓ以下であることが好ましく、７０ｍｓ以下であることが更に好ましく、具体的には、０．１ｍｓ以上１００ｍｓ以下であることが好ましく、０．５ｍｓ以上７０ｍｓ以下であることが更に好ましい。
【0059】
また、同様の観点から、レーザー光線４Ｌのレーザー出力は、０．５Ｗ以上であることが好ましく、１Ｗ以上であることが更に好ましく、そして、１００Ｗ以下であることが好ましく、５０Ｗ以下であることが更に好ましく、具体的には、０．５Ｗ以上１００Ｗ以下であることが好ましく、１Ｗ以上５０Ｗ以下であることが更に好ましい。
【0060】
中空突起部３の開孔予定位置の厚みは、少なくとも０．０１ｍｍ以上、好ましくは０．０２ｍｍ以上であり、０．７ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下であると、基材シート２Ａの熱可塑性樹脂に対して複数回照射することにより、より顕著に熱影響を減少させることができ、且つ中空突起部３を皮膚に穿刺するための強度が得られるので望ましい。
【0061】
中空突起部３を形成する基材シート２Ａに対してレーザー光線を照射したときの紫外線透過度は、６０％以上、好ましくは６５％以上、より好ましくは７０％以上であり、９５％以下、好ましくは９０％以下であり、具体的には、６０％以上９５％以下、より好ましくは６５％以上９０％以下、更に好ましくは７０％以上９０％以下であるのが好ましい。すなわち、中空突起部３は、紫外線透過度６０％以上９５％以下の材質で形成されているのが好ましい。紫外線透過度がこの範囲であると、レーザーのエネルギーが中空突起部３に過度に伝わることによる熱影響を抑制し、精度よく加工ができる。
【0062】
前記実施形態において、熱可塑性樹脂を含んで形成された基材となるシート状の基底部２の一面側から、突起部形成用の凸型部１１を刺入して、該基底部２の他面側から突出する非貫通の中空突起部３を形成する突起部加工工程の後に、中空突起部３に対して、レーザー光線４Ｌを複数回照射することによって貫通孔３ｈを形成することで、突起部加工工程の後に、連続で貫通孔３ｈを有する中空突起具１を形成することができる。
さらに言えば、貫通孔３ｈを有する微細な中空突起部３を備えた中空突起具１を前記の製造方法を用いて製造することで、強度を維持することができる。
さらに言えば、貫通孔３ｈを有する微細な中空突起部３を備えた中空突起具１を前記の製造方法を用いて製造することで、強度を維持することができる。
【0063】
以上説明したように、中空突起具１を製造する製造装置１００を用いた本実施態様の製造方法によれば、基材シート２Ａの一面２Ｄ側から凸型部１１を刺入して基材シート２Ａの他面２Ｕ側から突出する微細な非貫通の中空突起部３を突起部形成工程で形成し、非穿孔形成された中空突起部３に、レーザー照射装置４からレーザー光線４Ｌを複数回にわたって照射することで貫通孔３ｈを形成する形成工程を備えるので、熱影響の大きさを最小限に抑えられ、強度を確保した中空突起具１を製造することができる。
【0064】
以上、本発明を、その好ましい本実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されるものではなく、適宜変更可能である。
例えば、前記の中空突起具１の製造方法では、非貫通の中空突起部３の内部に凸型部１１を刺入した状態で、冷却工程で中空突起部３を冷却しながら、レーザー照射装置４を用いて中空突起部３に貫通する貫通孔３ｈを形成しているが、非貫通の中空突起部３の内部から凸型部１１を抜いた後に、レーザー照射装置４を用いて非貫通の中空突起部３に貫通する貫通孔３ｈを形成してもよい。具体的には、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、第１開口プレート１２Ｕと第２開口プレート１２Ｄとで、基材シート２Ａを挟持した状態で、基材シート２Ａの一面２Ｄ側から、第２開口プレート１２Ｄの開口部１２ａに凸型１１０を通過させ、超音波振動装置により各凸型１１０に超音波振動を予め発現させながら、凸型部１１を基材シート２Ａの一面２Ｄに当接させる。これにより当接部分ＴＰを軟化させながら、基材シート２Ａの一面２Ｄ側から他面２Ｕ側に向かって凸型１１０を上昇させて、基材シート２Ａの他面２Ｕ側から突出する非貫通の中空突起部３を形成する。
例えば、前記の中空突起具１の製造方法では、非貫通の中空突起部３の内部に凸型部１１を刺入した状態で、冷却工程で中空突起部３を冷却しながら、レーザー照射装置４を用いて中空突起部３に貫通する貫通孔３ｈを形成しているが、非貫通の中空突起部３の内部から凸型部１１を抜いた後に、レーザー照射装置４を用いて非貫通の中空突起部３に貫通する貫通孔３ｈを形成してもよい。具体的には、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、第１開口プレート１２Ｕと第２開口プレート１２Ｄとで、基材シート２Ａを挟持した状態で、基材シート２Ａの一面２Ｄ側から、第２開口プレート１２Ｄの開口部１２ａに凸型１１０を通過させ、超音波振動装置により各凸型１１０に超音波振動を予め発現させながら、凸型部１１を基材シート２Ａの一面２Ｄに当接させる。これにより当接部分ＴＰを軟化させながら、基材シート２Ａの一面２Ｄ側から他面２Ｕ側に向かって凸型１１０を上昇させて、基材シート２Ａの他面２Ｕ側から突出する非貫通の中空突起部３を形成する。
【0065】
次いで、図１１（ｃ）に示すように、基材シート２Ａの他面２Ｕ側（上面側）に配された冷風送風装置２１を用いて非貫通の中空突起部３を冷却する。そして、非貫通の中空突起部３の内部から凸型部１１を抜いて内部が中空の中空突起部３を形成するリリース工程を行う。リリース工程では、凸型部１１の超音波振動装置による超音波振動を停止し、電動アクチュエータ（不図示）によって、凸型部１１を厚み方向（Ｚ方向）の下方に移動させ、第２開口プレート１２Ｄによって基材シート２Ａの撓みを抑制しながら、中空突起部３の内部から凸型１１０を抜いて、非貫通の中空突起部３を形成する。
【0066】
次いで、図１１（ｄ）に示すように、冷却後、基材シート２Ａの他面２Ｕ側（上面側）に配されたレーザー照射装置４の照射ヘッド４１からレーザー光線４Ｌを非貫通の中空突起部３に照射して貫通孔３ｈを形成し、図１１（ｅ）に示すように、貫通孔３ｈが形成された中空突起部３を形成してもよい。
上述した中空突起具１の製造方法では、各凸型部１１の加熱手段として超音波振動装置を用いて説明したが、凸型部１１の加熱手段を加熱ヒーター装置としてもよい。
上述した中空突起具１の製造方法では、各凸型部１１の加熱手段として超音波振動装置を用いて説明したが、凸型部１１の加熱手段を加熱ヒーター装置としてもよい。
【実施例0067】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明の範囲はかかる実施例に制限されない。
【0068】
１．製造装置が備えるレーザー装置の準備
貫通孔３ｈを形成するためのレーザー照射装置４としては、ＣＯ２レーザー装置を用いて波長９．３μｍのＣＯ２レーザー光線４Ｌを照射するものと、ＵＶレーザー装置を用い、波長３５５ｎｍのＵＶのレーザー光線４Ｌを照射するものを準備した。
２．基材シート２Ａの準備
基材シート２Ａとしては、ポリ乳酸（ＰＬＡ；Ｔｇ５５．８℃）の厚み０．４ｍｍの帯状のシートを用意した。
３．非貫通の中空突起部の形成
図６（ａ）～図６（ｃ）に示す順序で、非貫通の中空突起部３を形成した。形成条件としては、凸型部１１の超音波振動の振幅が７０％であり。凸型部１１の刺入高さが１．４ｍｍであり、刺入速度が２ｍｍ／秒であった。また、軟化時間は０．３秒であり、冷却時間は１．０秒であった。形成された中空突起部３の突出高さＨ１は１ｍｍ（１０００μｍ）であった。
貫通孔３ｈを形成するためのレーザー照射装置４としては、ＣＯ２レーザー装置を用いて波長９．３μｍのＣＯ２レーザー光線４Ｌを照射するものと、ＵＶレーザー装置を用い、波長３５５ｎｍのＵＶのレーザー光線４Ｌを照射するものを準備した。
２．基材シート２Ａの準備
基材シート２Ａとしては、ポリ乳酸（ＰＬＡ；Ｔｇ５５．８℃）の厚み０．４ｍｍの帯状のシートを用意した。
３．非貫通の中空突起部の形成
図６（ａ）～図６（ｃ）に示す順序で、非貫通の中空突起部３を形成した。形成条件としては、凸型部１１の超音波振動の振幅が７０％であり。凸型部１１の刺入高さが１．４ｍｍであり、刺入速度が２ｍｍ／秒であった。また、軟化時間は０．３秒であり、冷却時間は１．０秒であった。形成された中空突起部３の突出高さＨ１は１ｍｍ（１０００μｍ）であった。
【0069】
〔実施例１〕
表１は、実施例１と比較例１の計測条件と計測結果を示す。
非貫通の中空突起部３を形成した後、第１の実施形態の製造方法における形成工程により貫通孔３ｈを形成した。具体的には、中空突起部３の先端からの位置を６００μｍ、ＣＯ２レーザー装置からレーザー光線４Ｌのレーザー出力を３．２Ｗ、刺入方向ＩＬｅと傾斜する方向ＩＬｆとのなす角θを３０度に固定し、レーザー光線４Ｌを中空突起部３に９回照射して、開孔径（貫通孔径）ｒ１が４０μｍの貫通孔３ｈを形成した。この時に、レーザー照射によって貫通孔３ｈの周囲に形成される熱の影響を受けた周囲部３ｇの径（熱影響径）ｒ２は１２０μｍで、熱影響径／貫通孔径の比率は３．００であった。
開孔径と熱影響径は、マイクロスコープ（キーエンス社製VHX-5000 レンズ倍率200倍）にて測定を行った。
なお、レーザー照射によって貫通孔３ｈの周囲に形成される熱の影響を受けた周囲部３ｇの測定においては、貫通孔３ｈの形状を切頭円錐形状とみなした場合の傾斜側面部を熱の影響により薄肉化した部分と定義し、切頭円錐形状の底面周囲を熱の影響を受けた周囲部３ｇとみなし、マイクロスコープを用いて周囲部３ｇの横幅を測定し、ｒ２の値を求めた。
表１は、実施例１と比較例１の計測条件と計測結果を示す。
非貫通の中空突起部３を形成した後、第１の実施形態の製造方法における形成工程により貫通孔３ｈを形成した。具体的には、中空突起部３の先端からの位置を６００μｍ、ＣＯ２レーザー装置からレーザー光線４Ｌのレーザー出力を３．２Ｗ、刺入方向ＩＬｅと傾斜する方向ＩＬｆとのなす角θを３０度に固定し、レーザー光線４Ｌを中空突起部３に９回照射して、開孔径（貫通孔径）ｒ１が４０μｍの貫通孔３ｈを形成した。この時に、レーザー照射によって貫通孔３ｈの周囲に形成される熱の影響を受けた周囲部３ｇの径（熱影響径）ｒ２は１２０μｍで、熱影響径／貫通孔径の比率は３．００であった。
開孔径と熱影響径は、マイクロスコープ（キーエンス社製VHX-5000 レンズ倍率200倍）にて測定を行った。
なお、レーザー照射によって貫通孔３ｈの周囲に形成される熱の影響を受けた周囲部３ｇの測定においては、貫通孔３ｈの形状を切頭円錐形状とみなした場合の傾斜側面部を熱の影響により薄肉化した部分と定義し、切頭円錐形状の底面周囲を熱の影響を受けた周囲部３ｇとみなし、マイクロスコープを用いて周囲部３ｇの横幅を測定し、ｒ２の値を求めた。
【0070】
〔比較例１〕
表１に示すように、非貫通の中空突起部３は、実施例１と同様に形成し、レーザー光線４Ｌのレーザー出力を９．７Ｗ、刺入方向ＩＬｅと傾斜する方向ＩＬｆとのなす角θを３０度に固定し、レーザー光線４Ｌを中空突起部３に１回照射して、開孔径（貫通孔径）ｒ１が４０μｍの貫通孔３ｈを形成した。この時に、レーザー照射によって貫通孔３ｈの周囲に形成される熱の影響を受けた周囲部３ｇの径（熱影響径）ｒ２は、１８２μｍで、熱影響径／貫通孔径の比率は４．５５であった。
すなわち、レーザー光線４Ｌを用いて同一径の貫通孔３ｈを中空突起部３に形成する場合、レーザー照射装置４から、１回の照射で中空突起部３の近接部位を貫通する出力のレーザー光線４Ｌを照射して貫通孔３ｈを形成する場合よりも、レーザー照射装置４から、１回の照射で中空突起部３の近接部位を貫通しない出力のレーザー光線４Ｌを複数回照射することで貫通孔３ｈを形成する方が、明らかに周囲部３ｇの径ｒ２を小さくすることができる。
表１に示すように、非貫通の中空突起部３は、実施例１と同様に形成し、レーザー光線４Ｌのレーザー出力を９．７Ｗ、刺入方向ＩＬｅと傾斜する方向ＩＬｆとのなす角θを３０度に固定し、レーザー光線４Ｌを中空突起部３に１回照射して、開孔径（貫通孔径）ｒ１が４０μｍの貫通孔３ｈを形成した。この時に、レーザー照射によって貫通孔３ｈの周囲に形成される熱の影響を受けた周囲部３ｇの径（熱影響径）ｒ２は、１８２μｍで、熱影響径／貫通孔径の比率は４．５５であった。
すなわち、レーザー光線４Ｌを用いて同一径の貫通孔３ｈを中空突起部３に形成する場合、レーザー照射装置４から、１回の照射で中空突起部３の近接部位を貫通する出力のレーザー光線４Ｌを照射して貫通孔３ｈを形成する場合よりも、レーザー照射装置４から、１回の照射で中空突起部３の近接部位を貫通しない出力のレーザー光線４Ｌを複数回照射することで貫通孔３ｈを形成する方が、明らかに周囲部３ｇの径ｒ２を小さくすることができる。
【0071】
【表1】
【0072】
〔実施例２〕
表２は、実施例２と比較例２の計測条件と計測結果を示す。
非貫通の中空突起部３を形成した後、第１の実施形態の製造方法における照射工程により貫通孔３ｈを形成した。具体的には、中空突起部３の先端からの位置を３００μｍ、ＵＶレーザー装置からレーザー光線４Ｌのレーザー出力を１．７５Ｗ、刺入方向ＩＬｅと傾斜する方向ＩＬｆとのなす角θを３０度に固定し、レーザー光線４Ｌを中空突起部３の近接部位となる外面３２に対し、１回当たりの照射時間０．５ｍｓで、同一箇所に４回照射して貫通孔３ｈを形成した。この時、レーザー照射によって形成された貫通孔３ｈの開孔径（貫通孔径）ｒ１は２０μｍであり、この貫通孔３ｈの周囲に形成される熱の影響を受けた周囲部３ｇの径（熱影響径）ｒ２は５０μｍで、熱影響径／貫通孔径の比率は２．５０であった。
表２は、実施例２と比較例２の計測条件と計測結果を示す。
非貫通の中空突起部３を形成した後、第１の実施形態の製造方法における照射工程により貫通孔３ｈを形成した。具体的には、中空突起部３の先端からの位置を３００μｍ、ＵＶレーザー装置からレーザー光線４Ｌのレーザー出力を１．７５Ｗ、刺入方向ＩＬｅと傾斜する方向ＩＬｆとのなす角θを３０度に固定し、レーザー光線４Ｌを中空突起部３の近接部位となる外面３２に対し、１回当たりの照射時間０．５ｍｓで、同一箇所に４回照射して貫通孔３ｈを形成した。この時、レーザー照射によって形成された貫通孔３ｈの開孔径（貫通孔径）ｒ１は２０μｍであり、この貫通孔３ｈの周囲に形成される熱の影響を受けた周囲部３ｇの径（熱影響径）ｒ２は５０μｍで、熱影響径／貫通孔径の比率は２．５０であった。
【0073】
〔比較例２〕
非貫通の中空突起部３は実施例１と同様に形成し、ＵＶレーザー装置からレーザー光線４Ｌのレーザー出力を１．７５Ｗ、刺入方向ＩＬｅと傾斜する方向ＩＬｆとのなす角θを３０度に固定し、１回の照射時間を３０μｍのレーザー光線４Ｌを中空突起部３の外面３２に対し１回照射して貫通孔３ｈを形成した。この時に、レーザー照射によって形成された貫通孔３ｈの開孔径（貫通孔径）ｒ１は３０μｍであり、この貫通孔３ｈの周囲に形成される熱の影響を受けた周囲部３ｇの径（熱影響径）ｒ２は８０μｍで、熱影響径／貫通孔径の比率は２．６７であった。
すなわち、レーザー光線４Ｌを用いて同一径の貫通孔３ｈを中空突起部３に形成する場合、レーザー照射装置４から、１回の照射で中空突起部３の近接部位を貫通する出力のレーザー光線４Ｌを照射して貫通孔３ｈを形成する場合よりも、レーザー照射装置４から、１回の照射で中空突起部３の近接部位を貫通しない出力のレーザー光線４Ｌを複数回照射することで貫通孔３ｈを形成する方が、明らかに周囲部３ｇの径ｒ２を小さくすることができる。
なお、貫通孔３ｈの開孔径ｒ１及びこれら熱影響を受けた周囲部３ｇの径ｒ２の計測は、マイクロスコープ又は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて行うことができる。
非貫通の中空突起部３は実施例１と同様に形成し、ＵＶレーザー装置からレーザー光線４Ｌのレーザー出力を１．７５Ｗ、刺入方向ＩＬｅと傾斜する方向ＩＬｆとのなす角θを３０度に固定し、１回の照射時間を３０μｍのレーザー光線４Ｌを中空突起部３の外面３２に対し１回照射して貫通孔３ｈを形成した。この時に、レーザー照射によって形成された貫通孔３ｈの開孔径（貫通孔径）ｒ１は３０μｍであり、この貫通孔３ｈの周囲に形成される熱の影響を受けた周囲部３ｇの径（熱影響径）ｒ２は８０μｍで、熱影響径／貫通孔径の比率は２．６７であった。
すなわち、レーザー光線４Ｌを用いて同一径の貫通孔３ｈを中空突起部３に形成する場合、レーザー照射装置４から、１回の照射で中空突起部３の近接部位を貫通する出力のレーザー光線４Ｌを照射して貫通孔３ｈを形成する場合よりも、レーザー照射装置４から、１回の照射で中空突起部３の近接部位を貫通しない出力のレーザー光線４Ｌを複数回照射することで貫通孔３ｈを形成する方が、明らかに周囲部３ｇの径ｒ２を小さくすることができる。
なお、貫通孔３ｈの開孔径ｒ１及びこれら熱影響を受けた周囲部３ｇの径ｒ２の計測は、マイクロスコープ又は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて行うことができる。
【0074】
【表2】
【0075】
表３は、実施例３、４の計測条件と計測結果を示す。
実施例３，４は、中空突起部３に対して、１回の照射で貫通孔３ｈの開孔径よりも小さい開孔径で貫通する出力のレーザー光線４Ｌを複数回、中空突起部３の同一面の近接部位に照射することで貫通孔３ｈを形成する第２の実施形態を用いて貫通孔３ｈを形成したものである。
〔実施例３〕
非貫通の中空突起部３を形成した後、第２の実施形態の製造方法における照射工程により貫通孔３ｈを形成した。具体的には、中空突起部３の先端からの位置を３００μｍ、ＵＶレーザー装置からレーザー光線４Ｌのレーザー出力を１．７５Ｗ、刺入方向ＩＬｅと傾斜する方向ＩＬｆとのなす角θを３０度に固定し、レーザー光線４Ｌを中空突起部３の同一面となる外面３２の異なる箇所に１回の照射時間５ｍｓで３回射し、合計１５ｍｓ照射時間で貫通孔３ｈを形成した。３回の照射時のレーザー光線４Ｌのスポット径は同一径で照射した。ここでは、貫通孔３ｈの開孔径（貫通孔径）ｒ１を４０μｍとしているので１つのスポット径は４０μｍよりも小径の２５μｍとした。３つのスポット径は円形であって、各スポット径が互いに隣接するように照射した。この時に貫通孔３ｈの周囲に形成される熱の影響を受けた周囲部３ｇの径（熱影響径）ｒ２を測定したところ、７０μｍで、熱影響径／貫通孔径の比率は１．７５であった。
実施例３，４は、中空突起部３に対して、１回の照射で貫通孔３ｈの開孔径よりも小さい開孔径で貫通する出力のレーザー光線４Ｌを複数回、中空突起部３の同一面の近接部位に照射することで貫通孔３ｈを形成する第２の実施形態を用いて貫通孔３ｈを形成したものである。
〔実施例３〕
非貫通の中空突起部３を形成した後、第２の実施形態の製造方法における照射工程により貫通孔３ｈを形成した。具体的には、中空突起部３の先端からの位置を３００μｍ、ＵＶレーザー装置からレーザー光線４Ｌのレーザー出力を１．７５Ｗ、刺入方向ＩＬｅと傾斜する方向ＩＬｆとのなす角θを３０度に固定し、レーザー光線４Ｌを中空突起部３の同一面となる外面３２の異なる箇所に１回の照射時間５ｍｓで３回射し、合計１５ｍｓ照射時間で貫通孔３ｈを形成した。３回の照射時のレーザー光線４Ｌのスポット径は同一径で照射した。ここでは、貫通孔３ｈの開孔径（貫通孔径）ｒ１を４０μｍとしているので１つのスポット径は４０μｍよりも小径の２５μｍとした。３つのスポット径は円形であって、各スポット径が互いに隣接するように照射した。この時に貫通孔３ｈの周囲に形成される熱の影響を受けた周囲部３ｇの径（熱影響径）ｒ２を測定したところ、７０μｍで、熱影響径／貫通孔径の比率は１．７５であった。
【0076】
〔実施例４〕
非貫通の中空突起部３を形成した後、第２の実施形態の製造方法における照射工程により貫通孔３ｈを形成した。具体的には、中空突起部３の先端からの位置を３００μｍ、ＵＶレーザー装置からレーザー光線４Ｌのレーザー出力を１．７５Ｗ、刺入方向ＩＬｅと傾斜する方向ＩＬｆとのなす角θを３０度に固定し、レーザー光線４Ｌを中空突起部３の同一面となる外面３２の異なる箇所に１回の照射時間４５ｍｓで２回照射し、合計９０ｍｓ照射時間で貫通孔３ｈを形成した。２回の照射時のレーザー光線４Ｌのスポット径は同一径で照射した。ここでは、貫通孔３ｈの開孔径（貫通孔径）ｒ１を４０μｍとしているので複数のスポット径の内の１つのスポット径は４０μｍよりも小径の２５μｍとした。２つのスポット径は円形であって、スポット径が互いに隣接するように照射した。この時に貫通孔３ｈの周囲に形成される熱の影響を受けた周囲部３ｇの径（熱影響径）ｒ２を測定したところ１０２μｍで、熱影響径／貫通孔径の比率は２．５５であった。これら熱影響径、貫通孔径の計測は、実施例１、２と同様、マイクロスコープ（キーエンス社製VHX-5000 レンズ倍率200倍）を用いて行った。
非貫通の中空突起部３を形成した後、第２の実施形態の製造方法における照射工程により貫通孔３ｈを形成した。具体的には、中空突起部３の先端からの位置を３００μｍ、ＵＶレーザー装置からレーザー光線４Ｌのレーザー出力を１．７５Ｗ、刺入方向ＩＬｅと傾斜する方向ＩＬｆとのなす角θを３０度に固定し、レーザー光線４Ｌを中空突起部３の同一面となる外面３２の異なる箇所に１回の照射時間４５ｍｓで２回照射し、合計９０ｍｓ照射時間で貫通孔３ｈを形成した。２回の照射時のレーザー光線４Ｌのスポット径は同一径で照射した。ここでは、貫通孔３ｈの開孔径（貫通孔径）ｒ１を４０μｍとしているので複数のスポット径の内の１つのスポット径は４０μｍよりも小径の２５μｍとした。２つのスポット径は円形であって、スポット径が互いに隣接するように照射した。この時に貫通孔３ｈの周囲に形成される熱の影響を受けた周囲部３ｇの径（熱影響径）ｒ２を測定したところ１０２μｍで、熱影響径／貫通孔径の比率は２．５５であった。これら熱影響径、貫通孔径の計測は、実施例１、２と同様、マイクロスコープ（キーエンス社製VHX-5000 レンズ倍率200倍）を用いて行った。
【0077】
すなわち、レーザー光線４Ｌを用いて同一径の貫通孔３ｈを中空突起部３に形成する場合、レーザー照射装置４から、１回の照射で中空突起部３の近接部位を貫通する出力のレーザー光線４Ｌを照射して貫通孔３ｈを形成する場合よりも、レーザー照射装置４から、貫通孔３ｈの開孔径ｒ１よりも小さい開孔径ｒ３で貫通する出力のレーザー光線４Ｌを複数回、中空突起部３の外面３２に照射して貫通孔３ｈを形成する方が、明らかに熱影響部の径ｒ２が小さい計測結果となった。
また、実施例３と実施例４で形成される貫通孔３ｈの形状は異なっている。すなわち、実施例３の場合、レーザー光線４Ｌを正三角形の各頂点にスポット径の中心が位置するとともに、スポット径同士が隣接する、或いはオーバーラップするように照射することで、貫通孔３ｈよりも小径の開孔が形成され、それらがつながることで一体化して１つの貫通孔３ｈが形成される。実施例３の場合、略円形の貫通孔３ｈとなる。
これに対し、実施例４の場合、スポット径が中空突起部３の突出方向と交差する幅方向（Ｘ方向）に、互いに隣接して横並びになるようにレーザー光線４Ｌを照射することで、貫通孔３ｈよりも小径の開孔部が形成され、それらがつながることで一体化して１つの貫通孔３ｈが形成される。実施例４の場合、幅方向（Ｘ方向）に延在する横長の貫通孔３ｈとなる。
レーザー光線４Ｌの照射位置や数は、最終的に形成したい貫通孔３ｈの大きさや形状に合わせて定めるのが好ましい。
また、実施例３と実施例４で形成される貫通孔３ｈの形状は異なっている。すなわち、実施例３の場合、レーザー光線４Ｌを正三角形の各頂点にスポット径の中心が位置するとともに、スポット径同士が隣接する、或いはオーバーラップするように照射することで、貫通孔３ｈよりも小径の開孔が形成され、それらがつながることで一体化して１つの貫通孔３ｈが形成される。実施例３の場合、略円形の貫通孔３ｈとなる。
これに対し、実施例４の場合、スポット径が中空突起部３の突出方向と交差する幅方向（Ｘ方向）に、互いに隣接して横並びになるようにレーザー光線４Ｌを照射することで、貫通孔３ｈよりも小径の開孔部が形成され、それらがつながることで一体化して１つの貫通孔３ｈが形成される。実施例４の場合、幅方向（Ｘ方向）に延在する横長の貫通孔３ｈとなる。
レーザー光線４Ｌの照射位置や数は、最終的に形成したい貫通孔３ｈの大きさや形状に合わせて定めるのが好ましい。
【0078】
【表3】
【0079】
このように、熱可塑性プラスチックを基材シート２Ａの材料として用いた場合、１回の照射で貫通孔３ｈを形成した場合に比べ、１回の照射の出力では溶融して貫通はしないが、複数回照射することで基材シート２Ａの溶融が進んで貫通孔３ｈを形成する場合の方が、１回の照射によって基材シート２Ａ（中空突起部３）に与える熱量を低減することができる。このため、照射による熱の影響を受ける周囲部３ｇ（熱影響部）の範囲を小さくすることができ、中空突起部３の強度を維持できるといえる。
【0080】
一方、第２の実施形態のように、貫通孔３ｈよりも開孔径の小さい開孔径を同一面に複数形成し、各孔が溶けてつながることで一体化して貫通孔３ｈを形成する場合、スポット径を絞ることで単位面積当たりの出力を高めることができ、中空突起部３の近接部位を貫通する、貫通孔３ｈよりも開孔径が小さく貫通する開孔を形成することができる。
このように、微細な中空突起部３を貫通する開孔を形成するが、その開孔は、貫通孔３ｈよりも開孔径を小さくすることで、１回の照射によって基材シート２Ａに与える熱量を低減することができる。このため、照射による熱の影響を受ける範囲を貫通孔３ｈより小さくすることができ、中空突起部３の強度を維持して製造することができる。
このように、微細な中空突起部３を貫通する開孔を形成するが、その開孔は、貫通孔３ｈよりも開孔径を小さくすることで、１回の照射によって基材シート２Ａに与える熱量を低減することができる。このため、照射による熱の影響を受ける範囲を貫通孔３ｈより小さくすることができ、中空突起部３の強度を維持して製造することができる。
【符号の説明】
【0081】
１ 中空突起具
２ 基底部
２Ａ 基材シート
２Ｄ 基材シートの一面側
２Ｕ 基材シートの他面側
３ 中空突起部
３ｈ 貫通孔
４ レーザー照射装置
４Ｌ レーザー光線
１１ 凸型部
３２ 近接部位（外面）
ｒ３ 内側に形成される開孔径
ｒ１ 外側に形成される開孔径
Ｔ２ 基材の厚み
ＣＬ 中心線
２ 基底部
２Ａ 基材シート
２Ｄ 基材シートの一面側
２Ｕ 基材シートの他面側
３ 中空突起部
３ｈ 貫通孔
４ レーザー照射装置
４Ｌ レーザー光線
１１ 凸型部
３２ 近接部位（外面）
ｒ３ 内側に形成される開孔径
ｒ１ 外側に形成される開孔径
Ｔ２ 基材の厚み
ＣＬ 中心線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】