JP5179976B2 - Needle seat manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明はニードルシート及びその製造方法に係り、特に医療技術分野で経皮吸収システムとして使用される高アスペクト比構造のニードルを有するニードルシート及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a needle sheet and a method for manufacturing the needle sheet, and more particularly to a needle sheet having a high aspect ratio needle used as a transdermal absorption system in the medical technical field and a method for manufacturing the needle sheet.
近年、高アスペクト比構造が表面に形成された機能性膜が様々な分野で応用されている。例えば、医療技術分野では、高アスペクト比構造を有する機能性膜を用いることで、患者の皮膚表面又は皮膚角質層を介して、薬剤を患者に効率的に投与する経皮吸収システムが注目を集めている。 In recent years, functional films having a high aspect ratio structure formed on the surface have been applied in various fields. For example, in the medical technology field, a percutaneous absorption system that efficiently administers a drug to a patient via the patient's skin surface or skin stratum corneum by using a functional membrane having a high aspect ratio structure attracts attention. ing.
経皮吸収システム用の高アスペクト比構造としては、ニードル形状、先端ナイフ形状、矢じり形状などの様々な外形を有するシートが提案されている。これらのシートは従来、射出成形によって製造されている（たとえば特許文献１参照）。しかし、高アスペクト比構造の中に薬剤を混練する場合には、その劣化を防止する観点から、低温成形可能なキャスト成形で製造される。特に先端まで欠陥のない高アスペクト比構造のシートを作るには、構造を反転させた型（モールド）にキャスト材料を塗布して型内に充填させ、乾燥剥離するキャストインプリントが好ましい（特許文献２参照）。 As a high aspect ratio structure for a transdermal absorption system, sheets having various outer shapes such as a needle shape, a tip knife shape, and an arrowhead shape have been proposed. These sheets are conventionally manufactured by injection molding (see, for example, Patent Document 1). However, when a drug is kneaded into a high aspect ratio structure, it is manufactured by cast molding capable of low temperature molding from the viewpoint of preventing its deterioration. In particular, in order to produce a sheet having a high aspect ratio structure having no defects up to the tip, a cast imprint in which a cast material is applied to a mold (mold) having an inverted structure, filled in the mold, and dried and peeled off is preferable (Patent Document) 2).
ところで、近年では、様々な用途に適した形状の高アスペクト比構造が望まれている。たとえば、高アスペクト比構造が皮膚の弾力で戻されて抜けてしまうことを防止するため、中間部にくびれを有するくびれ形状のニードルが望まれている。
しかしながら、くびれ形状のニードルを備えたシートは、製造することが非常に難しく、特にニードルが三次元的に配列されたシートの製造は困難である。これを具体的に説明すると、くびれ形状のニードルを有するシートを射出成形によって製造する場合には、くびれ形状を反転させた型が必要になるが、この型内に成形したニードルが型から抜けなくなるという問題が発生する。このため、くびれ形状のニードルを有するシートを製造する場合には、くびれ形状のニードルのみを予め製造し、これをシートに配列する必要があり、生産性が悪いという問題があった。 However, it is very difficult to manufacture a sheet having a constricted needle, and it is particularly difficult to manufacture a sheet in which needles are arranged three-dimensionally. Specifically, when a sheet having a constricted needle is manufactured by injection molding, a mold having an inverted constricted shape is required, but the needle molded in the mold cannot be removed from the mold. The problem occurs. For this reason, in the case of manufacturing a sheet having a constricted needle, it is necessary to manufacture only the constricted needle in advance and arrange the needles on the sheet, resulting in poor productivity.
また、くびれ形状のニードルは、皮膚の弾力で戻されて抜けてしまうことを防止できる反面、ニードルが折れやすいという問題もあった。 Further, the constricted needle can prevent the needle from being pulled back due to the elasticity of the skin, but there is also a problem that the needle is easily broken.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、くびれを有し、且つ、折れにくいニードルを備えたニードルシートを提供することを目的とする。また、本発明は、くびれを有するニードルを備えたシートを簡単に製造することができるニードルシートの製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the needle seat provided with the needle which has a constriction and is hard to bend. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a needle sheet that can easily manufacture a sheet having a needle having a constriction.
本発明は前記目的を達成するために、４００μｍの幅を有する針状凹部を有するモールドに、１０％以上２０％以下のゼラチン濃度のポリマー溶解液を付与する付与工程と、前記付与工程で付与された前記ポリマー溶解液を乾燥収縮させることによって、１７０±２０（μｍ）以上３００±２０（μｍ）以下の基底部膜厚を有するポリマーシートが形成されるように前記針状凹部の内部にくびれ形状のニードルを形成する乾燥収縮工程と、前記乾燥収縮工程で形成された前記ニードルを有するシートを前記モールドから剥離する剥離工程と、を経てニードルシートを製造することを特徴とするニードルシートの製造方法を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention is applied in the application step of applying a polymer solution having a gelatin concentration of 10 % or more and 20% or less to a mold having a needle-like recess having a width of 400 μm, and the application step. Further, by constricting the polymer solution to dry shrinkage, a constricted shape is formed inside the acicular recess so that a polymer sheet having a base film thickness of 170 ± 20 (μm) or more and 300 ± 20 (μm) or less is formed. The needle sheet is manufactured through a drying shrinkage step for forming the needle and a peeling step for peeling the sheet having the needle formed in the drying shrinkage step from the mold. I will provide a.
本発明の発明者は、モールドの針状凹部に付与したポリマー溶解液を乾燥収縮させることによって、針状凹部の内部にくびれ形状のニードルが形成されるという知見を得た。本発明はこのような知見に基づいて成されたものであり、モールドの針状凹部にポリマー溶解液を付与して乾燥収縮させることで、曲線状のくびれ形状を有するニードルシートを簡単且つ高精度に製造することができる。 The inventor of the present invention has obtained knowledge that a constricted needle is formed inside a needle-like recess by drying and shrinking a polymer solution applied to the needle-like recess of the mold. The present invention has been made on the basis of such knowledge, and by applying a polymer solution to the needle-like concave portion of the mold and drying and shrinking it, a needle sheet having a curved constricted shape can be easily and highly accurate. Can be manufactured.
本発明において、前記モールドはシリコンを含むことが好ましい。本発明によれば、剥離性が良好なシリコンの特性により、剥離工程でシートを損傷せずにモールドから剥離することができる。 In the present invention, the mold preferably contains silicon. According to the present invention, due to the property of silicon having good peelability, the sheet can be peeled from the mold without damaging the sheet in the peeling step.
本発明において、前記付与工程は、前記針状凹部の形状に応じて前記ポリマー溶解液の膜厚を調節することが好ましい。本発明によれば、針状凹部の形状に応じてポリマー溶解液の膜厚を調節することにより、曲線状のくびれ形状を有するニードルを確実に形成することができる。 In this invention, it is preferable that the said provision process adjusts the film thickness of the said polymer solution according to the shape of the said acicular recessed part. According to the present invention, a needle having a curved constricted shape can be reliably formed by adjusting the film thickness of the polymer solution in accordance with the shape of the needle-like recess.
本発明において、前記ポリマー溶解液は薬剤を含むことが好ましい。本発明によれば、経皮吸収システムとして薬剤を含有したニードルシートを作製することができる。 In the present invention, the polymer solution preferably contains a drug. According to the present invention, a needle sheet containing a drug can be produced as a transdermal absorption system.
本発明において、前記ポリマー溶解液は生分解性材料のポリマーを含むことが好ましい。 In the present invention, the polymer solution preferably includes a polymer of a biodegradable material.
本発明によれば、皮膚等に貼付した際、ニードルを残して剥がれたりずれたりしにくい曲線状のくびれを有するニードルシートを、簡単且つ高精度に製作することができる。 According to the present invention, it is possible to easily and accurately manufacture a needle sheet having a curved constriction that does not easily peel off or shift while leaving a needle when it is attached to the skin or the like.
以下添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。まず本発明の一実施形態に係るニードルシートの製造方法に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, a needle seat manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described.
図１（ａ）〜図１（ｄ）は、本実施の形態のニードルシートの製造過程を示している。図１（ａ）は付与工程前の状態を示しており、図１（ｂ）は付与工程の状態を示しており、図１（ｃ）は乾燥収縮工程の状態を示しており、図１（ｄ）は剥離工程の状態を示している。 Fig.1 (a)-FIG.1 (d) have shown the manufacture process of the needle seat of this Embodiment. 1A shows a state before the applying step, FIG. 1B shows a state of the applying step, FIG. 1C shows a state of the drying shrinkage step, and FIG. d) shows the state of the peeling process.
ニードルシートを製造する際、まず、図１（ａ）に示すようなモールド１０を準備する。モールド１０の上面には、高アスペクト比の針状凹部２４が設けられており、この針状凹部２４は、一定径の円柱状に形成された円柱部１２Ａと、その深部に設けられて径が徐々に小さくなる円錐部１２Ｂとで形成される。なお、針状凹部２４の形状はこれに限定されるものではなく、たとえば、円柱部１２Ａの代わりに角柱状の角柱部を設け、円錐部１２Ｂの代わりに角錐状の角錐部を設けてもよい。また、針状凹部２４の大きさ（内径や深さ）は、製造するニードルシート２２のニードル２４の形状に応じて設定され、たとえば、針状凹部２４の内径φ０がニードル２４の最大外径φ１に対して１００〜５００％になるように設定される。
When manufacturing a needle sheet, first, a
針状凹部２４の配置は、製造するニードルシート２２のニードル２４の配置に応じて設定され、たとえば、二次元的または三次元的に配置される。この針状凹部２４の配置は特に限定されるものではなく、直線状、格子状、千鳥状など様々な態様が可能である。また、針状凹部２４は全てを同じ形状にすることが好ましいが、これに限定するものではなく、形状の異なる複数の針状凹部２４を設けてよい。
The arrangement of the needle-
上述した構成のモールド１０は様々な方法により製造することができる。たとえば、ＮｉやＣｕ等の金属板をドリル等で機械加工することによってモールド１０を製造することができる。また、後述するように原盤を制作し、これを反転させてモールド１０を製作したり、反転を繰り返してモールド１０を製作したり、反転により製造したものを複数並べて接着または溶着することによってモールド１０としたりしてもよい。なお、樹脂による型取りでモールド１０を製造する場合には、シリコンゴム等による多孔質素材を使用することが好ましい。シリコンゴムによる多孔質素材を用いた場合には、図１（ｄ）の剥離工程において、シリコンの高い剥離性と、多孔質材による通気性とによって、ニードル２４が針状凹部１２の表面から剥離しやすくなり、剥離時の損傷を防止することができる。
The
上述した構成のモールド１０には、まず、図１（ｂ）に示すように、ポリマー溶解液２０が付与される。ポリマー溶解液２０の付与方法は特に限定するものではなく、バー塗布、スピン塗布、スプレー塗布、ディスペンサを用いた滴下などの方法が挙げられる。中でも、ディスペンサを用いてポリマー溶解液２０を滴下する態様は、ポリマー溶解液２０の粘度を問わず、高精度に滴下量を制御できるため好ましい。
First, a
ポリマー溶解液２０としては、水・アルコール・メチルエチルケトン（ＭＥＫ）などの溶媒にポリマーを分散させた溶液が使用され、固形分濃度が５〜５０％になるように希釈することが好ましく、その際の溶液の粘度としては、５Ｐａ・ｓ以下が好ましく、２Ｐａ・ｓ以下がより好ましい。なお、ポリマー溶解液２０は、溶媒及びポリマー以外にも、種々の添加剤を含んでもよく、例えば、患者に投与すべき薬剤を添加してもよい。
As the
ポリマー溶解液２０のポリマーは、生体内で分解されやすい材料（生分解性材料）であるとともに、生体適合性を有する材料（生体適合材料）であることが好ましい。例えば、グルコース、マルトース、プルランなどの糖類や、蛋白質、ゼラチン、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できる。中でも、プルラン及びゼラチンは、５０℃以下の低温でのキャスト成形が可能な材料であり、ポリマー溶解液２０に薬剤を添加する場合に、ポリマーシート成形時の薬剤の熱劣化を防止できる点で好ましい。
The polymer of the
図１（ｂ）の付与工程では、モールド１０の表面に形成される膜厚ｔ１を制御する。この膜厚ｔ１は、後述するように針状凹部１２の形状、大きさと、ポリマー溶解液２０の濃度とによって決定される。
In the application step of FIG. 1B, the film thickness t1 formed on the surface of the
付与工程の後、図１（ｃ）に示すように乾燥収縮工程が行われる。乾燥収縮工程は、図１（ｂ）のポリマー溶解液２０を乾燥させることによって、針状凹部１２の内部でポリマー溶解液２０を収縮させる工程である。ポリマー溶解液２０を乾燥させる方法は、ポリマー溶解液２０の溶媒を揮発させる工程であればよく、その方法は特に限定するものではないが、たとえば加熱、送風、減圧等の方法が用いられる。
After the application step, a drying shrinkage step is performed as shown in FIG. The drying shrinkage step is a step of shrinking the
ポリマー溶解液２０を乾燥させることによって、針状凹部１２の内部では、ポリマー溶解液２０が針状凹部１２の表面から剥離され、その中心軸側に収縮される。その結果、後述する曲線状のくびれを有するニードル２４が形成される。
By drying the
この乾燥収縮工程により、モールド１０上には、曲線状のくびれを有するニードル２４を備えたニードルシート２２が形成される。このニードルシート２２は、図１（ｄ）に示すように、剥離工程において、モールド１０から剥離される。ニードルシート２２の剥離方法は、特に限定するものではなく、様々な方法が可能である。たとえば片面に接着層を有するシートをニードルシート２２の裏面（図１（ｄ）の上面）に付着させてニードルシート２２ごと剥離する方法や、ニードルシート２２の裏面に吸盤を吸着させて剥離する方法などを採用することができる。
By this drying shrinkage process, a
上述した製造方法によって、図２に示すような曲線状のくびれを有するニードル２４を備えたニードルシート２２を製造することができる。図２は、ニードル２４の断面を示している。
By the manufacturing method described above, the
同図に示すように、ニードル２４は、先端にいくほど先細りになる先細り形状部２４Ｂと、その先細り形状部２４Ｂとニードルシート２２との間に設けられて曲線状のくびれを有するくびれ形状部２４Ａとで構成される。先細り形状部２４Ｂは略円錐状に形成されており、先端側になるほど径が小さく、逆に基端側になるほど径が大きく形成される。したがって、先細り形状部２４Ｂとくびれ形状部２４Ａとの境界部分（以下、切替部２４Ｃという）では、直径が大きくなっている。切替部２４Ｃの直径をφ１とする。
As shown in the figure, the
くびれ形状部２４Ａは、切替部２４Ｃから根元部２４Ｅ（すなわち、ニードルシート２２に接続される基底部）まで連続して径が変化しており、切替部２４Ｃと根元部２４Ｅの略中間位置で最もくびれた形状になっている。すなわち、くびれ形状部２４Ａは、中間位置に近づくほど縮径されており、且つ、その中間位置に近づくほど径の変化が小さくなり、緩やかな曲線のくびれ形状になっている。以下、最もくびれた部分を、最細径部２４Ｄとし、その直径をφ２とする。
The diameter of the
ニードル２４の好ましい形状の一例としては、高さｈが５０〜２０００μｍであり、切替部２４Ｃの径φ１が１０〜４００μｍである。また、先細り形状部２４Ｂは、先鋭度１０μｍ以下の円錐もしくは角錐が好ましい。ニードル２４をこのような形状にすることによって、ニードル２４を皮膚に刺しやすくなる。
As an example of a preferable shape of the
一方、くびれ形状部２４Ａは、緩やかな曲線状のくびれが形成されることが好ましく、最細径部２４Ｄの径φ２が切替部２４Ｃの径φ１の８０％以上９９％以下であることが好ましい。径φ２をφ１の８０％以上とすることによって、ニードル２４が折れにくくなる。また、径φ２をφ１の９９％以下とすることによって、皮膚等に刺したニードル２４が抜けにくくなる。
On the other hand, the
以上のような形状のニードル２４を形成するには、前述した付与工程において、モールド１０の針状凹部１２の形状（直径φ０、深さｈ）と、ポリマー溶解液の物性とに応じて、ポリマー溶解液２０の膜厚ｔ１を適切な値に設定することが好ましい。例えば、針状凹部１２の直径φ０が２００μｍ〜４００μｍ、深さｈ０が１０００μｍ〜２０００μｍであり、ポリマー溶解液の濃度が５〜２０％の場合、ポリマー溶解液２０の膜厚ｔ１は、１５０μｍ以上が好ましく、２００μｍ以上がより好ましい。なお、ポリマー溶解液２０の膜厚ｔ１の代わりに、ポリマー溶解液２０の濃度を調節したり、膜厚ｔ１と濃度の両方を調節したりしてもよい。これにより、くびれ形状部２４Ａを有するニードル２４を備えたニードルシート２２を製造することができる。
In order to form the
このように製造されたニードルシート２２は、患者に貼付した際、ニードル２４が患者の皮膚表面又は皮膚角質層に入り込むので、薬剤を経皮的に吸収させることができ、薬剤を患者に効率良く投与することができる。さらに、本実施の形態では、ニードル２４にくびれ形状部２４Ａが形成されているので、くびれ形状部２４Ａが皮膚にひっかかり、ニードル２４が皮膚の弾力で戻されて抜けてしまうことを防止できる。したがって、本実施の形態では、貼付後のニードルシート２２が患者から不用意に脱落することを防止できる。
When the
さらに、本実施の形態では、ニードル２４のくびれ形状部２４が緩やかな曲線状にくびれているので、くびれ形状部２２Ａが不用意に折れることを防止できる。したがって、皮膚に差し込まれたニードル２２が折れることを防止できるので、貼付後にニードルシート２２が脱落したりずれたりすることを防止できる。
Furthermore, in the present embodiment, since the
なお、上述したニードル２４は、ニードルシート２２の一方の面に少なくとも一本あればよいが、複数本設けることが好ましい。その場合には、複数本のニードル２４を二次元的に配列してもよいし、三次元的に配列してもよい。ニードル２４を三次元に配列した場合には、本発明の方法以外で製造することが困難であり、本発明の効果が顕著になる。
Note that at least one
また、ニードル２４の形状は、上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば円柱や角柱などの柱形状、柱形状と錐形状とを組み合わせた形状（「錐柱形状」または「鉛筆形状」という）、これらに準ずる形状であってもよい。錐柱形状として、例えば、三角柱と三角錐を組み合わせた三角錐柱形状や、四角柱と四角錐を組み合わせた四角錐柱形状に代表される多角錐柱形状、円柱と円錐を組み合わせた円錐柱形状等が挙げられる。いずれの形状の場合にも、柱形状の部分にくびれを有することが重要である。また、ニードル２４は、アスペクト比が１以上である高アスペクト比構造であることが好ましい。ここで、アスペクト比とは、ニードルの高さｈと幅（直径）φ１により、ｈ／φ１で定義される。
Further, the shape of the
さらに上述した実施形態は、モールド１０の針状凹部１２を円柱部１２Ａと円錐部１２Ｂとから成る形状としたが、針状凹部１２の形状はこれに限定するものではなく、様々な形状が可能である。たとえば、図８（ａ）に示す針状凹部３０は、鼓状に形成された鼓状部３０Ａと、その深部に設けられた円錐部３０Ｂとで形成される。鼓状部３０Ａは、くびれの反転形状であり、側面の中央部が一周にわたって膨出している。この針状凹部３０で製造されたニードル２４は、最細径部２４Ｄの径φ２が小さくなるので、くびれ度合い（φ１／φ２）が大きくなり、皮膚から抜けにくくなる。
Further, in the above-described embodiment, the needle-
また、図８（ｂ）に示す針状凹部３２は、上面側になるほど径が小さくなる円錐部３２Ａと、その深部に設けられて下方になるほど径が小さくなる円錐部３２Ｂとで形成される。この針状凹部３２で形成されたニードル２４は、切替部２４Ｃの径φ１が大きくなるので、くびれ度合い（φ１／φ２）が大きくなり、皮膚から抜けにくくなる。
Further, the needle-like
なお、上述した実施形態は、全てのニードル２４を同じ形状に形成したが、これに限定するものではなく、一枚のニードルシート２２に形状の異なるニードル２４を形成してもよい。たとえば、図３に示すニードルシート２８は、その中央部に中空状のニードル２６が形成され、中空状のニードル２６を囲むようにくびれ形状のニードル２４が形成される。このように構成されたニードルシート２８は、外側に設けたくびれ形状のニードル２４によってニードルシート２８の脱落防止の効果が得られ、さらに、中央側に設けた中空状のニードル２６によって薬剤の投与効率を高めることが可能となる。
In the above-described embodiment, all the
なお、中空状のニードル２６は、ポリマー溶解液がモールド１０の凹部壁面に密着した状態を維持しながら、ポリマー溶解液を乾燥収縮させることで形成でき、乾燥収縮したニードル２６はモールド１０の表面に沿った形状を有している。中空状のニードル２６は、その内部の中空率が５０〜９０％であることが好ましく、これによって、ニードル２６の強度を維持しつつ十分な中空体積を確保することができる。また、中空状のニードル２６の内部に薬剤等を充填し、裏面に別のシートを貼付してもよく、これによって、ニードル２６そのものに含まれる薬剤と、ニードル２６の中空部に含まれる薬剤とで、薬剤を二段階に投与することができる。
The
次に、上述したモールド１０の作製方法の一例について説明する。図４は樹脂型取りによるモールド作製方法を示す図である。この方法では、図４に示す原版４０に樹脂溶液を注型して固化した後に、原版４０から剥離して、モールド１０を作製する。モールド１０の作製に用いる原版４０は、金属材料を機械加工することで作製してもよいし、電子ビームリソグラフィ及びエッチングにより、石英、ガラス、シリコン等の無機材料を微細加工することで作製してもよい。耐久性の高い材料を用いて原版４０を作製すれば、一個の原版４０を繰り返し使用して、モールド１０の作製を反復することも可能である。
Next, an example of a method for producing the
上述の方法で作製されるモールド１０は単独で使用してもよいし、複数のモールド１０を並べて使用してもよい。図５は複数のモールドを含む大面積モールドを示す図である。
The
図５に示す大面積モールド１００は、複数のモールド１０が接着剤層４２を介して基板４４に固定された構成を有する。大面積モールド１００を用いてポリマーシート２２を製造すれば、生産効率が大幅に向上する。
A
以上、ニードルシート２２の製造方法の一例について説明したが、本発明はこれに限定されず、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ってもよい。
As mentioned above, although the example of the manufacturing method of the
たとえば、モールド１０にポリマー溶解液２０を付与した後、ポリマー溶解液２０を乾燥収縮させる前に、ポリマー溶解液２０の針状凹部１２への充填を促進させる工程を設けてもよい。促進させる方法としては、ポリマー溶解液２０をモールド１０に注型した後にポリマー溶解液２０を加圧する方法や、ポリマー溶解液２０を減圧下でモールド１０に注型した後に大気圧に戻す方法などが挙げられる。
For example, after applying the
図６はポリマー溶解液の針状凹部への充填を促進する加圧充填装置を示す図である。図６に示す加圧充填装置５０は、流入口５８及び排出口６０を備える耐圧容器５２と、耐圧容器５２の内部に設けられた台座５４と、耐圧容器５２に加圧流体を送り込むコンプレッサー５６とを備える。以下、加圧充填装置５０の動作について説明する。
FIG. 6 is a view showing a pressure filling device that promotes filling of the polymer solution into the needle-like concave portion. A
ポリマー溶解液２０を注型したモールド１０が台座５４に載置された状態で、コンプレッサー５６により、流入口５８を介して耐圧容器５２に加圧流体を送り込む。コンプレッサー５６による加圧は、例えば、圧力が０．０１〜５ＭＰａの範囲で、加圧時間が５ｓｅｃ〜５０００ｓｅｃの条件で行われる。なお、ポリマー溶解液２０の注型は、耐圧容器５２の中で行ってもよい。
In a state where the
加圧流体は、気体又は液体を用いることができる。加圧流体として使用可能な気体には、空気を挙げることができるが、ポリマー溶解液２０への加圧流体の溶解を防止する観点から、ポリマー溶解液２０に対する溶解率が低い気体を選択することが好ましい。例えば、ポリマー溶解液２０の溶媒が水の場合は、加圧流体として窒素ガスを用いることが好ましい。
As the pressurized fluid, gas or liquid can be used. Examples of the gas that can be used as the pressurized fluid include air. From the viewpoint of preventing dissolution of the pressurized fluid in the
ポリマー溶解液２０の揮発による粘度上昇を防止する観点から、ポリマー溶解液２０の溶媒と同種の液体を耐圧容器５２の内部に予め溜めておき、耐圧容器５２の内部が当該液体の蒸気で飽和した状態にすることが好ましい。
From the viewpoint of preventing an increase in viscosity due to volatilization of the
このようにして、ポリマー溶解液２０の針状凹部２４への充填を促進することによって、ポリマー溶解液２０が凹部壁面１４に密着した状態を積極的に作り出すことができ、中空針状凸部２４の形成が容易になる。
In this way, by promoting the filling of the
＜実施例＞
［実施例１］
＜モールドの作製＞
まず、φ４００μｍの針金状金属を用い、その先端１０００μｍの部分を先端曲率半径５μｍの円錐形状に研削加工した。そして、４０ｍｍ×４０ｍｍの平滑なＣｕ板の中央部に穴をあけた後、先端加工した針金状金属の先端を穴から２０００μｍ突出させ、ピッチ１０００μｍにて５×５本で三次元に配列させて固定し、原盤とした。この原盤を用いることより、シリコンゴム（信越シリコーン型取り用RTVゴム）にて反転した転写品を作製し、中央部に５×５配列孔を含む４０ｍｍの平面部外を切り落とし、厚みを５ｍｍとしたものを型として用いた。
<Example>
[Example 1]
<Mold production>
First, a wire-like metal having a diameter of 400 μm was used, and a 1000 μm tip portion thereof was ground into a conical shape having a tip curvature radius of 5 μm. And after making a hole in the central part of a smooth Cu plate of 40 mm x 40 mm, the tip of the wire-like metal machined at the tip is protruded 2000 μm from the hole, and 5 × 5 is arranged three-dimensionally at a pitch of 1000 μm. Fixed and used as the master. By using this master, a transfer product inverted with silicon rubber (RTV rubber for Shin-Etsu silicone mold making) is produced, and the outside of the 40 mm flat part including the 5 × 5 array hole is cut off at the center, and the thickness is 5 mm. What was done was used as a mold.
＜ポリマー溶解液の調製＞
ゼラチン（新田ゼラチン732）を水で溶解し、２０％の水溶液に調液した。これを４０℃で攪拌し、同温度で保温した。その時の粘度は約３００ｍＰａ・ｓであった。
<Preparation of polymer solution>
Gelatin (Nitta Gelatin 732) was dissolved in water and prepared into a 20% aqueous solution. This was stirred at 40 ° C. and kept at the same temperature. The viscosity at that time was about 300 mPa · s.
＜モールドへのポリマー溶解液層形成＞
サイズが４０ｍｍ×４０ｍｍ、厚さが３ｍｍのシリコンシート（信越ファインテック株式会社製、シンエツシリコシートＢＡグレード）の中央部分に、３０ｍｍ×３０ｍｍの開口部を設けた。モールドの円錐柱状孔パターン部がシリコンシートの開口部から露出するように位置合わせした状態で、シリコンシートをモールドに積層・接着した。この後、ディスペンサを用いて、シリコンシートが接着されたモールド（シリコンシートの開口部）に、ポリマー溶解液を２．５ｍｌ滴下した。
<Formation of polymer solution layer on mold>
An opening of 30 mm × 30 mm was provided at the center of a silicon sheet (Shin-Etsu Finetech Co., Ltd., Shin-Etsu Silicon Sheet BA grade) having a size of 40 mm × 40 mm and a thickness of 3 mm. The silicon sheet was laminated and bonded to the mold in a state where the conical columnar hole pattern portion of the mold was positioned so as to be exposed from the opening of the silicon sheet. Thereafter, 2.5 ml of a polymer solution was dropped into a mold (silicon sheet opening) to which the silicon sheet was adhered using a dispenser.
＜加圧充填装置＞
内径１５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、肉厚１０ｍｍのアクリルパイプに、肉厚１ｍｍのアクリル底板を溶接して、上部の開口部にはＯ-リング用の溝が刻まれたアクリルフランジを取り付けた。この後、フランジにボルトで固定可能な蓋を取り付けて、耐圧容器を作製した。
<Pressure filling device>
An acrylic bottom plate having a thickness of 1 mm was welded to an acrylic pipe having an inner diameter of 150 mm, a length of 150 mm, and a thickness of 10 mm, and an acrylic flange having an O-ring groove engraved in the upper opening was attached. Then, the lid | cover which can be fixed with a volt | bolt was attached to the flange, and the pressure-resistant container was produced.
蓋に２つの貫通口（流入口及び排出口）を設けて、流入口をコンプレッサーと接続し、排出口に弁を設けた。流入口とコンプレッサーとの間には、圧力計を配置した。 The lid was provided with two through-holes (inlet and outlet), the inlet was connected to a compressor, and a valve was provided at the outlet. A pressure gauge was placed between the inlet and the compressor.
高さ５０ｍｍの脚に支持される、直径が１００ｍｍのアクリル製ステージを、耐圧容器の内部に設置した。さらに、耐圧容器全体を加熱ジャケットで覆った。 An acrylic stage having a diameter of 100 mm supported by a leg having a height of 50 mm was installed inside the pressure vessel. Furthermore, the entire pressure vessel was covered with a heating jacket.
＜ポリマー溶解液の充填＞
ポリマー溶解液の溶媒である水の揮発を防止するため、耐圧容器内の底部に、高さ４０ｍｍまで温水を溜めた。ポリマー溶解液を注型したモールドを、耐圧容器内のステージ上に載置して、フランジと蓋の間にＯ-リングを挟み、耐圧容器をボルトで密封した。加熱ジャケットにより耐圧容器の内部を４０℃まで加熱した後、コンプレッサーから耐圧容器内に圧縮空気を注入した。これにより、耐圧容器内の圧力を、０．５ＭＰａで、５分間保持した。
<Filling with polymer solution>
In order to prevent volatilization of water which is a solvent of the polymer solution, hot water was stored up to a height of 40 mm at the bottom of the pressure vessel. The mold in which the polymer solution was cast was placed on the stage in the pressure vessel, an O-ring was sandwiched between the flange and the lid, and the pressure vessel was sealed with a bolt. After heating the inside of a pressure vessel to 40 degreeC with the heating jacket, compressed air was inject | poured in the pressure vessel from the compressor. Thereby, the pressure in the pressure vessel was held at 0.5 MPa for 5 minutes.
＜乾燥工程＞
モールドを耐圧容器から取り出し、オーブンに投入して、５０℃、１２時間の乾燥処理を行った。乾燥処理により、ポリマー溶解液が固化して、ニードルシートが得られた。
<Drying process>
The mold was taken out from the pressure vessel, put into an oven, and dried at 50 ° C. for 12 hours. The polymer solution was solidified by the drying treatment, and a needle sheet was obtained.
＜剥離工程＞
モールドに積層・接着したシリコンシートを取り外した後、ニードルシートの裏面に粘着テープを貼りつけて、当該粘着テープごとモールドから剥離した。
<Peeling process>
After removing the silicon sheet laminated and adhered to the mold, an adhesive tape was attached to the back surface of the needle sheet, and the entire adhesive tape was peeled from the mold.
＜成形品＞
型と接していた面のポリマー層には、切替部から先端にいくにしたがって先細りとなり、切替部と根元部の間には曲線状のくびれを有する、錐体構造が形成できた。
<Molded product>
In the polymer layer on the surface that was in contact with the mold, a cone structure having a tapered constriction was formed between the switching portion and the root portion, and tapered from the switching portion to the tip.
［実施例２］
実施例１の方法で、ゼラチン濃度が２０重量％のポリマー溶解液を、ディスペンサで１．５ｍｌ滴下した。最終的に得られたポリマーシートは、基底部膜厚が２５０±２０μｍ、くびれ形状部と切替部の比率は８５％であった。
[Example 2]
In the method of Example 1, 1.5 ml of a polymer solution having a gelatin concentration of 20% by weight was dropped with a dispenser. The finally obtained polymer sheet had a base film thickness of 250 ± 20 μm, and the ratio between the constricted shape part and the switching part was 85%.
［実施例３］
実施例１の方法で、ゼラチン濃度が１０重量％のポリマー溶解液を、ディスペンサで２．５ｍｌ滴下した。最終的に得られたポリマーシートは、基底部膜厚が２５０±２０μｍ、くびれ形状部と切替部の比率は８８％であった。
[Example 3]
According to the method of Example 1, 2.5 ml of a polymer solution having a gelatin concentration of 10% by weight was dropped with a dispenser. The finally obtained polymer sheet had a base film thickness of 250 ± 20 μm, and the ratio between the constricted shape part and the switching part was 88%.
[実施例４］
実施例１の方法で、ゼラチン濃度が２０重量％のポリマー溶解液を、ディスペンサで１．２ｍｌ滴下した。最終的に得られたポリマーシートは、基底部膜厚が１７０±２０μｍ、くびれ形状部と切替部の比率は８２％であった。
[Example 4]
According to the method of Example 1, 1.2 ml of a polymer solution having a gelatin concentration of 20% by weight was dropped with a dispenser. The finally obtained polymer sheet had a base film thickness of 170 ± 20 μm, and the ratio between the constricted shape part and the switching part was 82%.
［比較例１］
実施例１の方法で、ゼラチン濃度が２０重量％のポリマー溶解液を、ディスペンサで１．０ｍｌ滴下した。最終的に得られたポリマーシートは、基底部膜厚が１５０±２０μｍ、くびれ形状部と切替部の比率は１００％であり、くびれが存在しなかった。
[Comparative Example 1]
According to the method of Example 1, 1.0 ml of a polymer solution having a gelatin concentration of 20% by weight was dropped with a dispenser. The finally obtained polymer sheet had a base film thickness of 150 ± 20 μm, the ratio of the constricted shape part to the switching part was 100%, and no constriction was present.
［比較例２］
実施例１の方法で、ゼラチン濃度が１０重量％のポリマー溶解液を、ディスペンサで１．５ｍｌ滴下した。最終的に得られたポリマーシートは、基底部膜厚が１００±２０μｍ、くびれ形状部と切替部の比率は１００％であり、くびれが存在しなかった。
[Comparative Example 2]
By the method of Example 1, 1.5 ml of a polymer solution having a gelatin concentration of 10% by weight was dropped with a dispenser. The finally obtained polymer sheet had a base film thickness of 100 ± 20 μm, the ratio of the constricted shape part to the switching part was 100%, and no constriction was present.
[実施例及び比較例の比較検討]
得られたニードルシートについて評価を行った。その結果を［表１］に示す。
[Comparison study of Examples and Comparative Examples]
The obtained needle seat was evaluated. The results are shown in [Table 1].
この表１から分かるように、ゼラチン濃度及びポリマー溶解液の滴下量に応じて、ポリマーシートの膜厚が変化している。そして、ポリマーシートの膜厚が２５０±２０μｍ（実施例１）又は３００±２０μｍ（実施例２，３）の場合は、くびれニードルを形成可能である一方で、ポリマーシートの膜厚が１５０±２０μｍまたは１００±２０μの場合は、くびれニードルを形成できないことが分かる。また、濃度と膜厚によって最細径部２４Ｄの径φ２が切替部２４Ｃの径φ１の８０〜９９％で変化することがわかる。
As can be seen from Table 1, the film thickness of the polymer sheet varies depending on the gelatin concentration and the amount of the polymer solution dropped. When the film thickness of the polymer sheet is 250 ± 20 μm (Example 1) or 300 ± 20 μm (Examples 2 and 3), the constricted needle can be formed, while the film thickness of the polymer sheet is 150 ± 20 μm. In the case of 100 ± 20 μm, it is understood that a constricted needle cannot be formed. It can also be seen that the diameter φ2 of the
[くびれ形状のニードルの形成条件]
くびれ形状のニードルが形成される条件を求めた。実施例１の方法で、ゼラチン濃度がそれぞれ、５重量％、１０重量％、１５重量％及び２０重量％の４種類のポリマー溶解液を調製して、種々の滴下量でモールドに注型した。モールドは、実施例１と同様に、先細り形状部が底面直径４００μｍ、高さ１０００μの円錐であり、根元部が直径４００μｍ、高さ１０００μｍの円柱である円錐柱状凹部パターンが形成されたものを用いた。
[Conditions for forming a constricted needle]
The conditions under which a constricted needle was formed were determined. According to the method of Example 1, four types of polymer solutions having gelatin concentrations of 5% by weight, 10% by weight, 15% by weight and 20% by weight, respectively, were prepared and poured into molds with various dropping amounts. As in Example 1, a mold having a conical columnar concave pattern in which a tapered portion is a cone having a bottom diameter of 400 μm and a height of 1000 μm, and a root portion is a cylinder having a diameter of 400 μm and a height of 1000 μm is used. It was.
作製されたポリマーシートの膜厚（基底膜厚）と、ニードルの幅（くびれ形状の場合は最大部の幅）を測定した。その結果を図７に示す。図７は基底膜厚とニードル幅との関係を示している。同図において「非中空」はくびれ形状のニードル２４を意味し、「中空」はくびれがなく内部が中空となっているニードル２６を意味する。
The film thickness (base film thickness) of the produced polymer sheet and the width of the needle (maximum width in the case of a constricted shape) were measured. The result is shown in FIG. FIG. 7 shows the relationship between the base film thickness and the needle width. In the drawing, “non-hollow” means a constricted
図７から分かるように、基底膜厚が所定値（約１７０μｍ）より小さい場合は、ニードル幅が円錐柱状凹部の幅（４００μｍ）と略同一であることから、中空のニードルが形成されていることが分かる。一方で、基底膜厚が所定値（約１７０μｍ）より大きい場合は、ニードル幅が円錐柱状凹部の幅よりも小さいことから、収縮によってくびれ形状のニードルが形成されていることが分かる。なお、基底膜厚が１７０μｍ近傍の場合は、中空のニードルとくびれ形状のニードルが混在した。 As can be seen from FIG. 7, when the base film thickness is smaller than the predetermined value (about 170 μm), the needle width is substantially the same as the width of the conical columnar recess (400 μm), so that a hollow needle is formed. I understand. On the other hand, when the basal film thickness is larger than a predetermined value (about 170 μm), the needle width is smaller than the width of the conical columnar recess, so that it is understood that a constricted needle is formed by contraction. When the base film thickness was around 170 μm, hollow needles and constricted needles were mixed.
１０…モールド、１２…針状凹部、２０…ポリマー溶解液、２２…ニードルシート、２４…ニードル、２６…ニードル、２８…ニードルシート、４０…原版、４２…接着剤層、４４…基板、１００…大面積モールド
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記付与工程で付与された前記ポリマー溶解液を乾燥収縮させることによって、１７０±２０（μｍ）以上３００±２０（μｍ）以下の基底部膜厚を有するポリマーシートが形成されるように前記針状凹部の内部にくびれ形状のニードルを形成する乾燥収縮工程と、
前記乾燥収縮工程で形成された前記ニードルを有するシートを前記モールドから剥離する剥離工程と、
を備えたことを特徴とするニードルシートの製造方法。 An application step of applying a polymer solution having a gelatin concentration of 10 % or more and 20% or less to a mold having a needle-like recess having a width of 400 μm;
The acicular shape is formed so that a polymer sheet having a base film thickness of 170 ± 20 (μm) or more and 300 ± 20 (μm) or less is formed by drying and shrinking the polymer solution applied in the application step. A drying shrinkage step of forming a constricted needle inside the recess;
A peeling step of peeling the sheet having the needle formed in the drying shrinkage step from the mold;
A method for producing a needle seat, comprising:
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