JP6106922B2 - Manufacturing method of fine nozzle - Google Patents
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Description
本発明は、微細ノズルの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a fine nozzle.
近年、微小液滴を吐出または吸引する微細なノズルが注目されている。 In recent years, attention has been focused on fine nozzles for discharging or sucking fine droplets.
特許文献１には、微細ノズルの製造方法が記載されている。この方法は、シリコン基板と一体的に形成されたノズル基部と、このノズル基部の先端面を覆う珪素酸化物端面層を有し、ノズル基部がシリコン基板を貫通して壁面に珪素酸化物層を有する微細孔と連通し、かつ内壁面に珪素酸化物内面層を有する微細ノズルの製造方法である。この微細ノズルの製造方法は、シリコン基板の全面に珪素窒化物層を形成し、この珪素窒化物層をパターニングして複数の小開口を持つパターンを形成する工程と、金属薄膜を前記珪素窒化物層のパターンを覆うように形成する工程と、珪素窒化物層上の金属薄膜をパターニングして前記小開口内に位置する微細開口を持つ金属パターンを形成する工程と、前記シリコン基板側の金属薄膜をパターニングして開口中心がシリコン基板を介して前記微細開口の中心とほぼ一致する広幅開口を持つ金属パターンを形成する工程と、前記微細開口をもつ金属パターンをマスクとしてディープエッチングによりシリコン基板に所定深さの微細孔を穿設する工程と、前記広幅開口を持つ金属パターンをマスクとしてディープエッチングによりシリコン基板に前記微細孔の開口部が露出するように広幅凹部を開口して多段形状の凹部を形成する工程と、前記各金属パターンを除去してシリコン基板の微細口内の部位、前記広幅凹部内に露出する部位および前記小開口内に露出する部位を酸化して珪素酸化物層を形成する工程と、広幅凹部が形成されていないシリコン基板面から前記珪素酸化物層をマスクとしてドライエッチングを行ってシリコン基板の一部を除去して所定の長さのノズル基部を形成する工程を含む。
特許文献２には、プラスチック成形品の成形金型が記載されている。この成形金型は、固定側のキャビティ型と移動側のコア型を合わせてコアピンをキャビティ型を貫通させてこのコアピン先端部を上記コア型内に挿入し、キャビティ型とコア型の間、コアピンとキャビティ型の間およびコアピンとコア型の間にそれぞれキャビティを形成し、このキャビティ内に樹脂を注入することによってプラスチック成形品を成形する金型であって、コア型内に挿したコアピン先端部の一部をコア型で支持し、キャビティ型を貫通してコア型内に挿入することが可能なスライド自在のスライド型を有し、コア型で支持するコアピン先端部の一部に対してコアピンの円周方向の均等位置においてコアピン先端部を支持するための突起部を上記スライド型端面に設けた構造を有する。
特許文献３には、樹脂成型後に後処理にて流路の貫通孔を形成する微細ノズルの製造方法が記載されている。
しかしながら、特許文献１に記載の微細ノズルはシリコン製であり、製造に多くの工程を要し、多大なコストがかかる。また、微細ノズルの材料は基本的にシリコンおよびその酸化物であり、ノズルからの微量の異物発生が問題となるような、特に清浄性を求められる用途に適用することは難しい。さらに、微細ノズルはその微細な形状から、ノズル内部の流路の洗浄を行うには多大なコストがかかる。その上、不燃性の材質のため、使い捨てにすることによって、環境に負荷がかかる。
However, the fine nozzle described in
特許文献２の微細ノズルは、ノズルの外側形状を凹凸反転した微細な凹部を含む金型を用いる必要がある。この微細な凹部を含む金型を製造するのは、多大なコストがかかり、特に流路長が長いノズルであるほど、金型製造には多大なコストがかかる。また、実際に作製した金型を用いて樹脂製ノズルを作製する場合には、微細な形状であるため、樹脂のはみ出しによる不良発生や剥離時の破損などにより、収率よく製造することが困難である。
The fine nozzle of
特許文献３の微細ノズルでは、樹脂成型後に後処理にて流路の貫通孔を形成するため、生産性が低く、特に多数の貫通孔を含む製品を製造する場合には不適切である。
In the fine nozzle of
本発明は、従来のようにノズルの外側形状を凹凸反転させた微細な凹部を含む金型を用いることなく、樹脂で作られた使い捨て可能な微細ノズルを簡便かつ安価に製造し得る方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a method capable of easily and inexpensively manufacturing a disposable fine nozzle made of resin without using a mold including a fine concave portion in which the outer shape of the nozzle is inverted as in the prior art. The purpose is to do.
本発明の第１態様によると、内部に微細孔を有する突起部を備え、経皮薬剤透過のために皮膚に穿刺する用途に用いる微細ノズルの製造方法であって、
(a) ゴム硬度が５０以下の弾性体上に樹脂体を配置する工程と、
(b) 前記弾性体の裏面側から前記樹脂体の軟化温度より高い温度で加熱しながら、微細針を前記樹脂体に貫通させるとともに、前記弾性体に穿刺して、前記弾性体の穿刺穴と前記微細針との間に、軟化ないし溶融した樹脂を導入する工程と、
(c) 前記微細針を穿刺した状態で加熱を継続し、その後冷却して樹脂体を固化する工程と、
(d) 固化した樹脂体を前記微細針および前記弾性体から取り出す工程とを含む微細ノズルの製造方法が提供される。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for producing a fine nozzle that is provided with a protrusion having a fine hole therein and used for puncturing the skin for transdermal drug penetration ,
(a) arranging a resin body on an elastic body having a rubber hardness of 50 or less;
(b) while heating from the rear surface side of the elastic body at a temperature higher than the softening temperature of the resin member, with passing the fine needle into the resin body, and puncture the elastic body, the puncture hole of the elastic member Introducing a softened or melted resin between the fine needles ;
(c) continuing heating with the fine needle punctured, and then cooling to solidify the resin body;
(d) There is provided a method for producing a fine nozzle, including a step of taking out the solidified resin body from the fine needle and the elastic body.
本発明の第２態様によると、内部に微細孔を有する突起部を備え、経皮薬剤透過のために皮膚に穿刺する用途に用いる微細ノズルの製造方法であって、
(a) ゴム硬度が５０以下の弾性体上に樹脂製のカップを配置する工程と、
(b) 前記弾性体の裏面側から前記樹脂の軟化温度より高い温度で前記カップ底部を加熱しながら、微細針を前記カップの底部に貫通させるとともに、前記弾性体に穿刺して、前記弾性体の穿刺穴と前記微細針との間に、軟化ないし溶融した樹脂を導入する工程と、
(c) 前記微細針を穿刺した状態で加熱を継続し、その後冷却して前記カップ底部を固化する工程と、
(d) 底部が固化した前記カップを前記微細針および前記弾性体から取り出す工程とを含む微細ノズルの製造方法が提供される。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a fine nozzle, which is provided with a protrusion having a micropore therein and used for puncturing the skin for percutaneous drug penetration ,
(a) arranging a resin cup on an elastic body having a rubber hardness of 50 or less;
(b) while heating the cup bottom from the back side at a temperature higher than the softening temperature of the resin of the elastic body, with passing the fine needle to the bottom of the cup and pierces the elastic body, the elastic body Introducing a softened or melted resin between the puncture hole and the fine needle ;
(c) continuing heating with the fine needle punctured, and then cooling to solidify the cup bottom;
(d) There is provided a method for manufacturing a fine nozzle, including a step of taking out the cup having a solidified bottom from the fine needle and the elastic body.
本発明によれば、従来のようにノズルの外側形状を凹凸反転させた微細な凹部を含む金型を用いることなく、樹脂で作られた使い捨て可能な微細ノズルを簡便かつ安価に製造し得る方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to easily and inexpensively manufacture a disposable fine nozzle made of a resin without using a mold including a fine concave portion in which the outer shape of the nozzle is inverted as in the prior art. Can provide.
以下、実施形態に係る微細ノズルの製造方法を図面を参照して説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the fine nozzle which concerns on embodiment is demonstrated with reference to drawings.
（第１実施形態）
第１実施形態に係る微細ノズルの製造方法を図１の（ａ），（ｂ），図２の（ｃ）、（ｄ）を参照して説明する。
(First embodiment)
A method of manufacturing the fine nozzle according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1A and 1B and FIGS. 2C and 2D.
まず、図１の（ａ）に示すように矩形板状の非弾性体１表面に同形状の弾性体２を設置する。弾性体２上に被処理物である樹脂体３を配置する。このような積層体を加熱体、例えばホットプレート４上に設置する。また、上下動が可能な微細針５を樹脂体３の上方に配置させる。
First, as shown in FIG. 1A, an
非弾性体１は、任意の材料から形成され、例えばシリコン、金属、セラミック、樹脂から形成できる。非弾性体１の表面は、平坦性が高いものが好ましい。非弾性体１は、ホットプレート４からの熱を非弾性体２を通して樹脂体に伝達し、その樹脂体３を加熱する場合、非弾性体１の材料は熱伝導性が高い、例えば金属から形成することが好ましい。
The
弾性体２は、ゴム硬度が５０以下である。ここで、弾性体のゴム硬度はＪＩＳ Ｋ６２５３（２００６）の国際ゴム硬さで定義される。弾性体２のゴム硬度が５０を超えると、後述する微細針の穿刺時に微細針が弾性体２に十分な深さで差し込まれず、所期形状を持つ微細ノズルを製造することが困難になる。より好ましい弾性体２のゴム硬度は、１０〜５０である。このようなゴム硬度を有する弾性体２は、例えば天然ゴム、アクリルゴム、二トリルゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ポリイソブチレン等から形成することができる。なお、弾性体２は樹脂体３の軟化温度よりも高い耐熱温度を有することが好ましい。弾性体２の耐熱温度が樹脂体３の軟化温度以下であると、微細ノズルを製造することが困難になる。
The
弾性体２は、後述する微細針の穿刺時における穿刺深さより厚い、例えば１〜１０ｍｍにすることが好ましい。
The
樹脂体３は、フィルム、シート、板を挙げることができる。樹脂体３は、溶融状態または溶媒で溶解して粘度が高い状態で弾性体２上に配置してもよい。
Examples of the
樹脂体３は、任意の樹脂から形成できる。樹脂は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリカプロラクトン、ポリエチレングリコール、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリブチレンサンクシネート、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンサクシネート、トリメチレンカーボネート、ポリヒドロキシブチレート、セルロース、キトサン、でんぷんから選択することができる。また、樹脂は、複数種の樹脂の混合物であっても、ポリ乳酸グリコール酸共重合体のよう共重合体であってもよい。特に、樹脂は熱可塑性樹脂であることが好ましい。微細ノズルの用途によっては、樹脂は生体適合性材料であってもよい。
The
微細針５は、先端が微細な錘形状に加工された針形状の金属またはセラミックから形成できる。微細針５は、穿刺時に折れることのない高強度の材料、例えば超硬合金であることが望ましい。超硬合金は、例えばタングステン、タンタルまたチタンなどの炭化物粉末を鉄、コバルト、ニッケルなどの鉄属金属と焼結したもの、合金相に硬い炭化物を分散させたもの等を挙げることができる。
The
微細針５は、先端の径が１〜１０００μｍであることが好ましい。先端の径を１μｍ未満にすると、微細針および製造する微細ノズルの強度が低下するおそれがある。他方、先端の径が１０００μｍを超えると、微細ノズルを製造することが困難となる。
The
微細針５の先端角度は、５°〜９０°であることが好ましい。先端角度を５°未満にすると、微細針および製造する微細ノズルの強度が低下するおそれがある。他方、先端角度が９０°を超えると、微細ノズルを製造することが困難となる。より好ましい微細針５の先端角度は、５°〜２０°である。
The tip angle of the
次いで、図１の（ｂ）に示すようにホットプレート４を加熱して弾性体２上に配置した樹脂体３をその樹脂の軟化温度以上に加熱し、軟化ないし溶融する。ホットプレート４による加熱を継続（続行）しながら、上方の微細針５を軟化ないし溶融した樹脂体３に向けて穿刺する。このとき、微細針５は軟化ないし溶融した樹脂体３を貫通して弾性体２に差込まれ、穿刺穴６が開口される。つづいて、微細針５を穿刺したまま、ホットプレート４による加熱を所望時間継続する。その後、ホットプレート４による加熱を停止し、微細針５を穿刺したまま、例えば空冷または水冷により冷却して樹脂を固化する。
Next, as shown in FIG. 1B, the
第１実施形態に係る微細ノズルの製造において、微細針５による穿刺時に樹脂体３を軟化温度以上に加熱すること、および樹脂体３および弾性体２に穿刺したまま加熱を継続することは重要な要素である。すなわち、これらの工程において軟化ないし溶融した樹脂体３から十分な量の樹脂が弾性体２の穿刺穴６と微細針５の間に導入されて、その後の冷却により樹脂体３と一体化して突出した微細ノズル７が形成される。また、微細針５先端の角度を鋭角にして前述した図１の（ｂ）に示す工程で微細針５先端を穿刺穴６の底部に位置させ、弾性体２の穿刺穴６と微細針５の間に溶融した樹脂を導入する際、微細針先端に溶融した樹脂が廻り込まないようにすることにより微細ノズルに貫通孔を形成する。その後、図２の（ｃ）に示すように固化した微細ノズル７を有する樹脂体３を微細針５と一緒に弾性体２から剥離し、微細針５を樹脂体３から抜き取る。これにより樹脂体３から突出し、貫通孔８を有する微細ノズル７が得られる（図２の（ｄ）図示）。
In the manufacture of the fine nozzle according to the first embodiment, it is important to heat the
穿刺時の微細針５から弾性体２への荷重は、０．０１〜１ｋｇｆにすることが好ましい。
The load from the
微細針５先端部の弾性体２への差込み深さ（穿刺深さ）は０．５ｍｍ〜５ｍｍにすることが好ましい。穿刺深さが前記範囲を外れると、微細ノズルを製造することが困難になる。
The insertion depth (puncture depth) of the tip of the
微細針５の穿刺に要する時間は、１秒以内にすることが好ましい。
The time required for puncturing the
穿刺したままの加熱継続は、加熱温度、樹脂の種類にもよるが、５秒〜３分間行うことが好ましい。 Continued heating with puncturing is preferably performed for 5 seconds to 3 minutes, depending on the heating temperature and the type of resin.
なお、微細ノズルの製造後において微細ノズルと反対側の樹脂体３表面を平坦化するために、微細針の穿刺前に軟化ないし溶融した樹脂体表面にプレスを施してもよい。
In addition, in order to flatten the surface of the
樹脂が光硬化性樹脂の場合には、光照射により樹脂を硬化してもよい。樹脂が水、アルコールなどの溶剤中に溶解させた場合には、加熱や真空引きで溶媒を揮発させて固化してもよい。 When the resin is a photocurable resin, the resin may be cured by light irradiation. When the resin is dissolved in a solvent such as water or alcohol, it may be solidified by evaporating the solvent by heating or evacuation.
前述した剥離工程では樹脂体を微細針と一緒に弾性体から剥離したが、例えば図３に示すように弾性体２に微細ノズル７を形成した樹脂体３から微細針５を先に抜き取り、その後、樹脂体３を弾性体２から剥離してもよい。このような方法によれば、図３に示す微細針を抜き取った微細ノズル７を有する樹脂体３を弾性体２と一緒に保管および輸送を行い、使用直前に樹脂体３を弾性体２から剥離することによって、外圧等により損傷し易い微細ノズル７を弾性体２で保護することができる。
In the peeling process described above, the resin body is peeled from the elastic body together with the fine needles. For example, as shown in FIG. 3, the
さらに、微細ノズルは例えば先端部の厚さが５０μｍの未貫通孔とすることもできる。この未貫通孔を、使用直前に微細ノズルの先端部を切断することにより貫通孔にしてもよい。 Further, the fine nozzle may be a non-through hole having a tip portion thickness of 50 μm, for example. This non-through hole may be made into a through hole by cutting the tip of the fine nozzle immediately before use.
以上説明した第１実施形態によれば、微細針５を樹脂体３を貫通して弾性体２に穿刺すること、穿刺時に樹脂体３を軟化温度以上に加熱すること、微細針５を樹脂体３および弾性体２に穿刺したまま加熱を継続すること、さらに微細針５を穿刺したまま軟化ないし溶融した樹脂体３を冷却することによって、従来のようにノズルの外側形状を凹凸反転させた微細な凹部を含む金型を用いる場合に比べて、加工が非常に容易で、かつ樹脂のはみ出しによるバリの発生が大幅に抑制でき、樹脂で作られた使い捨て可能で、樹脂体から突出された貫通孔８を有する微細ノズル７を簡便かつ安価に製造できる。
According to the first embodiment described above, the
なお、第１実施形態において、微細針５を樹脂体３を貫通して弾性体２に穿刺した後に、微細針５を樹脂体３および弾性体に穿刺したまま加熱を継続する工程は、任意工程とすることができる。ただし、用いる樹脂体の樹脂によっては、微細針５を樹脂体３および弾性体に穿刺したまま加熱を継続する工程を設けないと、安定的に貫通孔を有する微細ノズルを形成できない場合がある。樹脂材料の種類を問わずに微細ノズルを安定的に形成する観点から、微細針５を樹脂体３を貫通して弾性体２に穿刺した後に、微細針５を樹脂体３および弾性体に穿刺したまま加熱を継続する工程を設けることが好ましい。
In the first embodiment, after the
次に、第１実施形態に係る微細ノズルの別の方法を図４を参照して説明する。 Next, another method of the fine nozzle according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
まず、図４の（ａ）に示すように、矩形板状の非弾性体１表面に同形状の弾性体２を設置する。弾性体２上に被処理物である樹脂体３を配置する。このような積層体を加熱体、例えばホットプレート４上に設置する。また、上下動が可能な微細針５を樹脂体３の上方に配置させる。このとき、微細針５は樹脂体３側（穿刺側）に平坦面を備える固定治具１１に一体的に固定される。
First, as shown in FIG. 4A, the
次いで、図４の（ｂ）に示すようにホットプレート４を加熱して弾性体２上に配置した樹脂体３をその樹脂の軟化温度以上に加熱し、軟化ないし溶融する。ホットプレート４による加熱を継続（続行）しながら、上方の微細針５を軟化ないし溶融した樹脂体３に向けて穿刺する。このとき、微細針５は軟化ないし溶融した樹脂体３を貫通して弾性体２に差込まれ、穿刺穴６が開口される。また、樹脂体３の表面は固定治具１１の底面に接触させる。つづいて、微細針５を穿刺したまま、ホットプレート４による加熱を所望時間継続する。その後、ホットプレート４による加熱を停止し、微細針５を穿刺したまま、例えば空冷または水冷により冷却して樹脂を固化する。
Next, as shown in FIG. 4B, the
図４の（ａ），（ｂ）に示した実施形態では、微細針５は樹脂体３側（穿刺側）に平坦面を備える固定治具１１に固定される。固定治具１１に固定した微細針５を用いることにより、穿刺後に樹脂体３と固定治具１１の平坦面を接触させることにより、微細ノズル形成側と反対側の樹脂体３表面を平坦化することができるという効果を奏する。また、固定治具１１は微細針５の穿刺時に穿刺深さを規制する役目をなすため、穿刺針の深さを容易に制御することができる。なお、固定治具１１は金属材料、セラミック材料を用いることができ、微細針の径に対応した貫通穴を備える板を使用することができる。
In the embodiment shown in FIGS. 4A and 4B, the
次に、第１実施形態に係る微細ノズルのさらに別の方法を図５を参照して説明する。 Next, still another method of the fine nozzle according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
まず、図５の（ａ）に示すように微細針５が穿刺される弾性体２の箇所に貫通する空隙１３を開口し、さらにこの空隙１３に対応する非弾性体１の箇所に浅い溝１４を穿設する。つづいて、矩形板状の非弾性体１表面（溝１４の形成面）に非弾性体１より小さい矩形板状の弾性体２をその空隙１３が非弾性体１の溝１４に合致するように設置する。弾性体２上に被処理物である樹脂体３を配置する。このような積層体を加熱体、例えばホットプレート４上に設置する。また、上下動が可能な微細針５を樹脂体３の上方に配置させる。
First, as shown in FIG. 5A, a
空隙１３および溝１４は、機械加工、エッチング、レーザー加工など任意の加工法によってそれぞれ弾性体２および非弾性体１に形成することが可能である。空隙１３の径は、１０μｍ以上１ｍｍ以下、より好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下、にすることが好ましい。溝１４は、円錐もしくは多角錘の形状を有する。非弾性体１の溝１４内面は製造後の微細ノズルの離型性を向上するために、離型処理を施してもよい。
The
次いで、図５の（ｂ）に示すようにホットプレート４を加熱して弾性体２上に配置した樹脂体３をその樹脂の軟化温度以上に加熱し、軟化ないし溶融する。ホットプレート４による加熱を継続（続行）しながら、上方の微細針５を所望の荷重で軟化ないし溶融した樹脂体３に向けて穿刺する。このとき、微細針５は軟化ないし溶融した樹脂体３を貫通し、さらに弾性体２の空隙１３を通して非弾性体１に予め穿設された溝１４に差込まれ、溝１４を含む穿刺穴１２が開口される。微細針５を穿刺したまま、ホットプレート４による加熱を所望時間継続する。ひきつづき、ホットプレート４による加熱を停止し、微細針５を穿刺したまま、例えば空冷または水冷により冷却して軟化ないし溶融した樹脂を固化し、樹脂体３と一体化して突出した微細ノズルが形成される。その後、図示しないが、固化した微細ノズルを有する樹脂体を微細針と一緒に非弾性体および弾性体から剥離した後、微細針を樹脂体から抜き取るか、または微細針を樹脂体から抜き取った後、固化した微細ノズルを有する樹脂体を非弾性体および弾性体から剥離する。これにより樹脂体から突出し、貫通孔を有する微細ノズルが得られる。
Next, as shown in FIG. 5B, the
このように弾性体２に空隙１３を設けることによって、微細針５による穿刺動作を空隙１３で円滑化できるため、より好適な微細ノズルの製造が可能になる。
By providing the
次に、第１実施形態に係る微細ノズルのさらに別の方法を図６を参照して説明する。 Next, still another method of the fine nozzle according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
図６は、樹脂体から突出した複数の微細ノズルからなる微細ノズルアレイを示す。このようなアレイにおいて、１）複数の微細ノズルがそれぞれ樹脂体表面に対して垂直に配列される形態、２）複数の微細ノズルのうち、幾つかの微細ノズルが樹脂体表面に対して垂直に配列され、残りの微細ノズルが樹脂体表面に対して傾斜して配列される形態、３）複数の微細ノズルがそれぞれ樹脂体表面に対して傾斜して配列される形態、が挙げられる。図６は、前記２）の形態の微細ノズルアレイの製造方法を示す。 FIG. 6 shows a fine nozzle array composed of a plurality of fine nozzles protruding from the resin body. In such an array, 1) a form in which a plurality of fine nozzles are arranged perpendicular to the surface of the resin body, and 2) among the plurality of fine nozzles, some fine nozzles are perpendicular to the surface of the resin body. Examples are a form in which the remaining fine nozzles are arranged to be inclined with respect to the surface of the resin body, and a form in which a plurality of fine nozzles are arranged to be inclined with respect to the surface of the resin body. FIG. 6 shows a manufacturing method of the fine nozzle array of the form 2).
まず、図６の（ａ）に示すように矩形板状の非弾性体１表面に同形状の弾性体２を設置する。弾性体２上に被処理物である樹脂体３を配置する。このような積層体を加熱体、例えばホットプレート４上に設置する。つづいて、ホットプレート４を加熱して弾性体２上に配置した樹脂体３をその樹脂の軟化温度以上に加熱し、軟化ないし溶融する。ホットプレート４による加熱を継続（続行）しながら、上方から複数（例えば３つ）の微細針５ａ，５ｂ，５ｃを所望の荷重で軟化ないし溶融した樹脂体３に向けて穿刺する。すなわち、微細針５ａを樹脂体３表面に対して左方向に傾斜して穿刺し、微細針５ｂを樹脂体３表面に対して垂直方向に穿刺し、微細針５ｃを樹脂体３表面に対して右方向に傾斜して穿刺する。このとき、各微細針５ａ〜５ｃは軟化ないし溶融した樹脂体３を貫通して弾性体２に差込まれ、穿刺穴６ａ〜６ｃがそれぞれ開口される。さらに、微細針５ａ〜５ｃを穿刺したまま、ホットプレート４による加熱を所望時間継続する。ひきつづき、ホットプレート４による加熱を停止し、微細針５ａ〜５ｃを穿刺したまま、例えば空冷または水冷により冷却して軟化ないし溶融した樹脂を固化し、樹脂体３と一体化して突出した微細ノズル７ａ〜７ｃが形成される。
First, as shown in FIG. 6A, the
次いで、図６の（ｂ）に示すように微細針５ａ〜５ｃが穿刺され、固化した微細ノズル７ａ〜７ｃを有する樹脂体３を弾性体２と一緒に非弾性体１から剥離する。その後、微細針５ａ〜５ｃを樹脂体３から抜き取り、樹脂体３を弾性体２から剥離する。これにより図６の（ｃ）に示すように樹脂体３から左方向に傾斜して突出した貫通孔８ａを有する微細ノズル７ａ、樹脂体３から垂直方向に突出した貫通孔８ｂを有する微細ノズル７ｂ、および樹脂体３から右方向に傾斜して突出した貫通孔８ｃを有する微細ノズル７ｃ、が得られる。
Next, as shown in FIG. 6B, the
得られた微細ノズルアレイにおいて、方向が異なる各微細ノズル７ａ〜７ｃの先端部を切断して貫通孔８ａ〜８ｃを貫通孔にすることによって、各微細ノズル７ａ〜７ｃから液体を広い範囲で吐出することが可能になる。
In the obtained fine nozzle array, the tip of each
（第２実施形態）
第２実施形態に係る微細ノズルの製造方法を図７の（ａ），（ｂ），図８の（ｃ）を参照して説明する。
(Second Embodiment)
A method of manufacturing a fine nozzle according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 7A, 7B, and 8C.
まず、図７の（ａ）に示すように矩形板状の非弾性体２１表面に同形状の弾性体２２を設置する。弾性体２２上に被処理物である樹脂製カップ２３をその底部２３ａが弾性体２２表面全体に接触するように配置する。このような積層体を加熱体、例えばホットプレート２４上に設置する。また、上下動が可能な微細針２５をカップ２３の上方に配置させる。
First, as shown in FIG. 7A, an
非弾性体２１、弾性体２２および微細針２５の材質、微細針の形状は、前記第１実施形態で説明したのと同様である。
The material of the
樹脂製カップ２３は、任意の樹脂成型方法によって製造することができる。樹脂製カップ２３は、例えばブロー成型、中空成形、押出成型、射出成型、インジェクション成型、真空成型、圧空成型、プレス成型などの任意の製法によって製造することができる。これらの樹脂成型方法は連続してもよい。また、樹脂製カップ２３を連続して製造するプロセスにおいて、その冷却工程の前に微細ノズルの製造プロセスを組込んでもよい。
The
樹脂製カップ２３は、任意の樹脂から形成できる。樹脂は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリカプロラクトン、ポリエチレングリコール、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ナイロン樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンサクシネート、トリメチレンカーボネート、ポリヒドロキシブチレート、セルロース、キトサン、でんぷんから選択することができる。また、樹脂は、複数種の樹脂の混合物であっても、ポリ乳酸グリコール酸共重合体といった共重合体であってもよい。特に、樹脂は熱可塑性樹脂であることが好ましい。微細ノズルの用途によっては、樹脂は生体適合性材料であってもよい。
The
樹脂製カップ２３は、その底部２３ａの厚さを製造する微細ノズルの用途等によって設定することができる。通常、底部２３ａは０．３〜５ｍｍの厚さを有することが好ましい。
The
次いで、図７の（ｂ）に示すようにホットプレート２４を加熱して弾性体２２上に配置した樹脂製カップ２３の底部２３ａをその樹脂の軟化温度以上に加熱し、軟化ないし溶融する。ホットプレート２４による加熱を継続（続行）しながら、上方の微細針２５を所望の荷重で軟化ないし溶融した底部２３ａに向けて穿刺する。このとき、微細針２５は軟化ないし溶融した底部２３ａを貫通して弾性体１２に差込まれ、穿刺穴２６が開口される。つづいて、微細針２５を穿刺したまま、ホットプレート２４による加熱を所望時間継続する。その後、ホットプレート２４による加熱を停止し、微細針２５を穿刺したまま、例えば空冷または水冷により冷却して軟化ないし溶融した底部２３ａを固化する。
Next, as shown in FIG. 7B, the
第２実施形態に係る微細ノズルの製造において、微細針２５による穿刺時に樹脂製カップ２３の底部２３ａを軟化温度以上に加熱すること、樹脂製カップ２３の底部２３ａおよび弾性体２２に穿刺したまま加熱を継続することは重要な要素である。すなわち、これらの工程において樹脂製カップ２３の軟化ないし溶融した底部２３ａから十分な量の樹脂が弾性体２２の穿刺穴２６と微細針２５の間に導入されて、その後の冷却により樹脂製カップ２３の底部２３ａと一体化して突出した微細ノズル２７が形成される。また、微細針２５先端の角度を鋭角にして前述した図７の（ｂ）に示す工程で微細針２５先端を穿刺穴２６の底部に位置させ、弾性体２２の穿刺穴２６と微細針２５の間に溶融した樹脂を導入する際、微細針２５先端に溶融した樹脂が廻り込まないようにすることにより微細ノズルに貫通孔を形成する。その後、固化した微細ノズル２７を有する底部２３ａを微細針２５と一緒に弾性体２から剥離し、微細針２５を樹脂製カップ２３の底部２３ａから抜き取る。これにより図８の（ｃ）に示すように樹脂製カップ２３の底部２３ａから突出し、貫通孔２８を有する微細ノズル２７が得られる。
In the manufacture of the fine nozzle according to the second embodiment, the bottom 23a of the
穿刺時の微細針２５から弾性体２２への荷重は、０．０１〜１ｋｇｆにすることが好ましい。
The load from the
微細針２５先端部の弾性体２への差込み深さ（穿刺深さ）は０．５ｍｍ〜５ｍｍにすることが好ましい。穿刺深さが前記範囲を外れると、微細ノズルを製造することが困難になる。
The insertion depth (puncture depth) of the tip of the
微細針２５の穿刺に要する時間は、１秒以内にすることが好ましい。
The time required for puncturing the
穿刺したままの加熱継続は、加熱温度、樹脂の種類にもよるが、５秒〜３分間行うことが好ましい。 Continued heating with puncturing is preferably performed for 5 seconds to 3 minutes, depending on the heating temperature and the type of resin.
なお、微細ノズルの製造後において微細ノズルと反対側の樹脂製カップ２３の底部２３ａ表面を平坦化するために、微細針の穿刺前に軟化ないし溶融した底部２３ａ表面にプレスを施してもよい。
In addition, in order to flatten the surface of the bottom 23a of the
樹脂が光硬化性樹脂の場合には、光照射により樹脂を固化してもよい。 When the resin is a photocurable resin, the resin may be solidified by light irradiation.
前述した剥離工程では、樹脂製カップ２３の底部２３ａを微細針と一緒に弾性体から剥離したが、例えば弾性体に微細ノズルを形成した樹脂製カップの底部から微細針を先に抜き取り、その後、樹脂製カップの底部を弾性体から剥離してもよい。このような方法によれば、微細針を抜き取った微細ノズルが底部に形成された樹脂製カップを弾性体と一緒に保管および輸送を行い、使用直前に樹脂製カップの底部を弾性体から剥離することによって、衝撃等により損傷し易い微細ノズルを弾性体で保護することができる。
In the peeling process described above, the bottom 23a of the
微細ノズルは、例えば先端部の厚さが５０μｍの未貫通孔を有してもよい。この未貫通孔は、使用直前に微細ノズルの先端部を切断することにより貫通孔にしてもよい。 The fine nozzle may have, for example, a non-through hole with a tip portion having a thickness of 50 μm. This non-through hole may be formed as a through hole by cutting the tip of the fine nozzle immediately before use.
以上説明した第２実施形態によれば、微細針２５を樹脂製カップ２３の底部２３ａを貫通して弾性体２２に穿刺すること、穿刺時に樹脂製カップ２３の底部２３ａを軟化温度以上に加熱すること、微細針２５を樹脂製カップ２３の底部２３ａおよび弾性体２２に穿刺したまま加熱を継続すること、さらに微細針５を穿刺したまま樹脂製カップ２３の軟化ないし溶融した底部２３ａを冷却することによって、従来のようにノズルの外側形状を凹凸反転させた微細な凹部を含む金型を用いる場合に比べて、加工が非常に容易で、かつ樹脂はみ出しによるバリの発生が大幅に抑制でき、樹脂から作られる使い捨て可能で、樹脂製カップ２３の底部２３ａから突出された貫通孔２８を有する微細ノズル２７を簡便かつ安価に製造できる。
According to the second embodiment described above, the
得られた図８の（ｃ）に示す微細ノズル付カップは、カップ２３の中空部と微細ノズル２７の貫通孔２８が連通した構造を有することによって、カップ２３の中空部内に液体を保持し、微細ノズル２７から液体を流出したり、または微細ノズル２７から液体を吸入してカップ２３の中空部内に液体を保持したり、することができる。
The obtained cup with a fine nozzle shown in FIG. 8C has a structure in which the hollow portion of the
また、図９に示すようにカップ２３の中空部内にピストン２９を配置し、ピストン２９を進入、後退することにより、カップ２３の中空部内の液体３０を例えば液滴３１として流出したり、吸引したりすることが可能になる。このような液体の流出・吸引機構は、ピストン２９の他にポンプを用いることができる。
Further, as shown in FIG. 9, the
なお、第２実施形態において、前記第１実施形態で説明した図４のように固定治具に取付けられた微細針を用いたり、図５に示すように空隙を開口した弾性体を用いたり、または図６に示すように複数の微細針を用いて樹脂製カップの底部に突出した微細ノズルを製造してもよい。 In the second embodiment, using a fine needle attached to a fixing jig as shown in FIG. 4 described in the first embodiment, or using an elastic body having an opening as shown in FIG. Or as shown in FIG. 6, you may manufacture the fine nozzle which protruded at the bottom part of the resin cups using several fine needles.
また、第２実施形態は、第１実施形態と同様に、微細針５を樹脂体３を貫通して弾性体２に穿刺した後に、微細針５を樹脂体３および弾性体に穿刺したまま加熱を継続する工程は、任意工程とすることができる。しかし、樹脂材料の種類を問わずに微細ノズルを安定的に形成する観点から、微細針５を樹脂体３を貫通して弾性体２に穿刺した後に、微細針５を樹脂体３および弾性体に穿刺したまま加熱を継続する工程を設けることが好ましい。
In the second embodiment, as in the first embodiment, after the
以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.
なお、本実施例において使用した樹脂体の軟化点は、あらかじめ熱機械分析装置（ＥＸＳＴＡＲ６０００ ＴＭＡ／ＳＳ６１００ エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社）を用いて測定している。このとき、測定資料としてはホットプレス法により作製した幅４ｍｍ、長さ２５ｍｍ、厚み３０〜５０ｍｍのフィルム状試料を用いた。プローブとしては引張りプローブを用い、引っ張り荷重は５０ｍＮとした。 In addition, the softening point of the resin body used in the present Example is measured in advance using a thermomechanical analyzer (EXSTAR6000 TMA / SS6100 SII Nanotechnology Co., Ltd.). At this time, a film sample having a width of 4 mm, a length of 25 mm, and a thickness of 30 to 50 mm produced by a hot press method was used as a measurement material. A tensile probe was used as the probe, and the tensile load was 50 mN.
（実施例１）
旋盤加工によって超硬ピン（微細針）を用意した。超硬ピンは最太部の直径が１ｍｍ、先端の直径が２０μｍ、先端の角度が１０°である。
Example 1
Carbide pins (fine needles) were prepared by lathe processing. The carbide pin has a diameter of the thickest part of 1 mm, a tip diameter of 20 μm, and a tip angle of 10 °.
まず、厚さ２ｍｍで、ＪＩＳ Ｋ６２５３（２００６）規格の国際ゴム硬さであるゴム硬度が３０のシリコーンゴムシート上に樹脂体として直径１５ｍｍ、厚さ１ｍｍのポリカーボネート製シートを配置した。シリコーンゴムシートをホットプレート上に載置し、２６０℃の温度で１０分加熱し、ポリカーボネート製シート（軟化点１７０℃）を軟化ないし溶融した。このとき、ポリカーボネート製シートの表面の温度はおよそ２５０℃（軟化点以上）であった。 First, a polycarbonate sheet having a diameter of 15 mm and a thickness of 1 mm was disposed as a resin body on a silicone rubber sheet having a thickness of 2 mm and an international rubber hardness of 30 according to JIS K6253 (2006). The silicone rubber sheet was placed on a hot plate and heated at 260 ° C. for 10 minutes to soften or melt the polycarbonate sheet (softening point 170 ° C.). At this time, the surface temperature of the polycarbonate sheet was approximately 250 ° C. (above the softening point).
次いで、ホットプレートによる１０分間の加熱直後に前記超硬ピンを軟化ないし溶融したポリカーボネート製シートに垂直方向から荷重０．０１ｋｇｆを加えて穿刺した。このとき、超硬ピンは軟化ないし溶融したポリカーボネート製シートを貫通し、シリコーンゴムシートに約１ｍｍの深さで穿刺した。超硬ピンを穿刺したままホットプレートによる加熱を１分間継続した。その後、ホットプレートによる加熱を停止し、ポリカーボネート製シートを超硬ピンを穿刺したまま空冷した。冷却後、ポリカーボネート製シートをシリコーンゴムシートから剥離し、さらに超硬ピンを抜き取った。 Next, immediately after heating for 10 minutes by a hot plate, a puncture was performed by applying a load of 0.01 kgf from the vertical direction to a polycarbonate sheet softened or melted the cemented carbide pin. At this time, the cemented carbide pin penetrated the softened or melted polycarbonate sheet and punctured the silicone rubber sheet at a depth of about 1 mm. Heating with a hot plate was continued for 1 minute while puncturing the carbide pin. Thereafter, the heating by the hot plate was stopped, and the polycarbonate sheet was air-cooled with the carbide pins pierced. After cooling, the polycarbonate sheet was peeled from the silicone rubber sheet, and the carbide pins were removed.
その結果、ポリカーボネート製シートから突出した微細ノズルを得た。この微細ノズルは、先端の角度８０°、先端の直径３０μｍ、開口部の直径２５μｍ、高さ４８５μｍであった。 As a result, a fine nozzle protruding from the polycarbonate sheet was obtained. This fine nozzle had a tip angle of 80 °, a tip diameter of 30 μm, an opening diameter of 25 μm, and a height of 485 μm.
（比較例１）
シリコーンゴムシートとして、厚さ２ｍｍで、ＪＩＳ Ｋ６２５３（２００６）規格の国際ゴム硬さであるゴム硬度が６０のものを用いた以外、実施例１と同様な方法により微細ノズルの製造を試みた。
(Comparative Example 1)
A fine nozzle was produced in the same manner as in Example 1 except that a silicone rubber sheet having a thickness of 2 mm and an international rubber hardness of 60 according to JIS K6253 (2006) was used.
しかしながら、シリコーンゴムシートはゴム硬度が６０と硬いため、超硬ピンを軟化ないし溶融したポリカーボネート製シートを貫通し、シリコーンゴムシートに穿刺する際、超硬ピンのシリコーンゴムシート内への穿刺深度は５μｍに留まった。その結果、シリコーンゴムシート内に軟化ないし溶融したポリカーボネートが流入せず、ポリカーボネート製シートから突出した微細ノズルを作製することができなかった。 However, since the silicone rubber sheet has a hardness of 60, the penetration depth of the carbide pin into the silicone rubber sheet when penetrating the silicone rubber sheet through the polycarbonate sheet obtained by softening or melting the carbide pin is as follows. It remained at 5 μm. As a result, the softened or melted polycarbonate did not flow into the silicone rubber sheet, and a fine nozzle protruding from the polycarbonate sheet could not be produced.
（比較例２）
シリコーンゴムシート上に配置された直径１５ｍｍ、厚さ１ｍｍのポリカーボネート製シート（軟化点１７０℃）をホットプレートにより１７０℃の温度で１０分加熱し、ポリカーボネート製シート表面の温度を１６０℃（軟化点以下）とした以外、実施例１と同様な方法により微細ノズルの製造を試みた。
(Comparative Example 2)
A polycarbonate sheet (softening point 170 ° C.) having a diameter of 15 mm and a thickness of 1 mm placed on a silicone rubber sheet is heated on a hot plate at a temperature of 170 ° C. for 10 minutes, and the temperature of the polycarbonate sheet surface is 160 ° C. (softening point). Except for the following, an attempt was made to produce a fine nozzle by the same method as in Example 1.
しかしながら、ポリカーボネート製シートが十分に軟化していないため、超硬ピンをポリカーボネート製シートに垂直方向から荷重０．０１ｋｇｆを加えて穿刺する際、超硬ピンをポリカーボネート製シートを貫通してシリコーンゴムシートに穿刺することができなかった。 However, since the polycarbonate sheet is not sufficiently softened, when the carbide pin is punctured by applying a load of 0.01 kgf to the polycarbonate sheet from the vertical direction, the carbide pin penetrates the polycarbonate sheet and the silicone rubber sheet Could not puncture.
（実施例２）
軟化ないし溶融したポリカーボネート製シート（軟化点１７０℃）に超硬ピンを貫通し、シリコーンゴムシートに穿刺した後、超硬ピンを穿刺したまま加熱を継続することなく、超硬ピンの穿刺直後に空冷にて冷却した以外、実施例１と同様な方法により微細ノズルの製造を試みた。
(Example 2)
Immediately after puncturing the carbide pin without penetrating the carbide pin through the softened or melted polycarbonate sheet (softening point 170 ° C), puncturing the silicone rubber sheet, and continuing the heating while puncturing the carbide pin An attempt was made to produce a fine nozzle by the same method as in Example 1 except that it was cooled by air cooling.
しかしながら、ポリカーボネート製シートをシリコーンゴムシートから剥離し、さらに超硬ピンを抜き取ったところ、超硬ピンを穿刺したまま加熱を継続する処理を施さないために、ポリカーボネート製シートから突出した所期形状の微細ノズルを安定的に作製することができなかった。具体的には、作製した１０個の微細ノズルのうち、６個は所期形状の微細ノズルとすることができた。ただし、残りの４個はノズルの高さが不十分であり、所期形状の微細ノズルとすることができなかった。 However, when the polycarbonate sheet was peeled off from the silicone rubber sheet and the carbide pin was pulled out, the desired shape protruding from the polycarbonate sheet was not applied so as not to continue the heating while the carbide pin was punctured. A fine nozzle could not be produced stably. Specifically, out of the 10 fine nozzles produced, six could be the desired fine nozzles. However, the remaining four nozzles had insufficient nozzle heights and could not be formed into the desired fine nozzles.
（実施例３）
まず、厚さ２ｍｍで、ＪＩＳ Ｋ６２５３（２００６）規格のゴム硬度が３０のシリコーンゴムシート上に直径１５ｍｍ、厚さ１ｍｍのポリカーボネート製シート（軟化点１７０℃）を配置した。シリコーンゴムシートをホットプレート上に載置し、２８０℃の温度で１０分加熱し、ポリカーボネート製シートを軟化ないし溶融した。このとき、ポリカーボネート製シートの表面の温度は２７０℃（軟化点以上）であった。
(Example 3)
First, a polycarbonate sheet (softening point: 170 ° C.) having a diameter of 15 mm and a thickness of 1 mm was placed on a silicone rubber sheet having a thickness of 2 mm and a rubber hardness of 30 according to JIS K6253 (2006) standard. The silicone rubber sheet was placed on a hot plate and heated at a temperature of 280 ° C. for 10 minutes to soften or melt the polycarbonate sheet. At this time, the surface temperature of the polycarbonate sheet was 270 ° C. (above the softening point).
次いで、ホットプレートによる１０分間の加熱直後に実施例１と同様な超硬ピンを軟化ないし溶融したポリカーボネート製シートに垂直方向から荷重０．０１ｋｇｆを加えて穿刺した。このとき、超硬ピンは軟化ないし溶融したポリカーボネート製シートを貫通し、シリコーンゴムシートに穿刺した。超硬ピンを穿刺したままホットプレートによる加熱を１分間継続した。その後、ホットプレートによる加熱を停止し、ポリカーボネート製シートを超硬ピンを穿刺したまま空冷した。冷却後、ポリカーボネート製シートをシリコーンゴムシートから剥離し、さらに超硬ピンを抜き取った。 Next, immediately after heating for 10 minutes by a hot plate, a polycarbonate sheet softened or melted as in Example 1 was punctured by applying a load of 0.01 kgf from the vertical direction. At this time, the cemented carbide pin penetrated the softened or melted polycarbonate sheet and punctured the silicone rubber sheet. Heating with a hot plate was continued for 1 minute while puncturing the carbide pin. Thereafter, the heating by the hot plate was stopped, and the polycarbonate sheet was air-cooled with the carbide pins pierced. After cooling, the polycarbonate sheet was peeled from the silicone rubber sheet, and the carbide pins were removed.
その結果、ポリカーボネート製シートから突出した微細ノズルを得た。この微細ノズルは、先端の角度８０°、先端の直径７６８μｍ、開口部の直径７５０μｍ、高さ５０μｍであった。 As a result, a fine nozzle protruding from the polycarbonate sheet was obtained. This fine nozzle had a tip angle of 80 °, a tip diameter of 768 μm, an opening diameter of 750 μm, and a height of 50 μm.
（実施例４）
まず、厚さ２ｍｍで、ＪＩＳ Ｋ６２５３（２００６）規格のゴム硬度が３０のシリコーンゴムシート上に直径１５ｍｍ、厚さ１ｍｍのポリカーボネート製シート（軟化点１７０℃）を配置した。シリコーンゴムシートをホットプレート上に載置し、２６０℃の温度で１０分加熱し、ポリカーボネート製シートを軟化ないし溶融した。
Example 4
First, a polycarbonate sheet (softening point: 170 ° C.) having a diameter of 15 mm and a thickness of 1 mm was placed on a silicone rubber sheet having a thickness of 2 mm and a rubber hardness of 30 according to JIS K6253 (2006) standard. The silicone rubber sheet was placed on a hot plate and heated at a temperature of 260 ° C. for 10 minutes to soften or melt the polycarbonate sheet.
ホットプレートによる加熱を継続しながら、軟化ないし溶融したポリカーボネート製シート上に直径４０ｍｍ、長さ５０ｍｍのＳＵＳ製円柱にて押圧してポリカーボネート製シート表面を平坦化した。ひきつづき、ホットプレートで２６０℃、３分加熱した後、実施例１と同様な超硬ピンを溶融したポリカーボネート製シートに垂直方向から荷重０．０１ｋｇｆを加えて穿刺した。このとき、超硬ピンは溶融したポリカーボネート製シートを貫通し、シリコーンゴムシートに約１ｍｍの深さで穿刺した。超硬ピンを穿刺したままホットプレートによる加熱を１分間継続した。その後、ホットプレートによる加熱を停止し、ポリカーボネート製シートに超硬ピンを穿刺したまま空冷した。冷却後、ポリカーボネート製シートをシリコーンゴムシートから剥離し、さらに超硬ピンを抜き取った。 While continuing the heating by the hot plate, the surface of the polycarbonate sheet was flattened by pressing with a SUS cylinder having a diameter of 40 mm and a length of 50 mm on the softened or melted polycarbonate sheet. Subsequently, after heating at 260 ° C. for 3 minutes on a hot plate, puncture was performed by applying a load of 0.01 kgf from the vertical direction to a polycarbonate sheet in which the same carbide pins as in Example 1 were melted. At this time, the cemented carbide pin penetrated the molten polycarbonate sheet and punctured the silicone rubber sheet to a depth of about 1 mm. Heating with a hot plate was continued for 1 minute while puncturing the carbide pin. Thereafter, the heating by the hot plate was stopped, and the polycarbonate sheet was air-cooled with the carbide pins pierced. After cooling, the polycarbonate sheet was peeled from the silicone rubber sheet, and the carbide pins were removed.
その結果、ポリカーボネート製シートから突出した微細ノズルを得た。この微細ノズルは、先端の角度８０°、先端の直径３０μｍ、開口部の直径２０μｍ、高さ４８０μｍであった。また、微細ノズル形成面と反対側のポリカーボネート製シート表面は平坦性が保たれた。 As a result, a fine nozzle protruding from the polycarbonate sheet was obtained. This fine nozzle had a tip angle of 80 °, a tip diameter of 30 μm, an opening diameter of 20 μm, and a height of 480 μm. Further, the flatness of the polycarbonate sheet surface opposite to the fine nozzle forming surface was maintained.
（実施例５）
まず、厚さ２ｍｍで、ＪＩＳ Ｋ６２５３（２００６）規格のゴム硬度が３０のシリコーンゴムシート上に直径１５ｍｍ、厚さ１ｍｍのポリ乳酸・グリコール酸共重合体製シート（軟化点５０℃）を配置した。シリコーンゴムシートをホットプレート上に載置し、２４０℃の温度で１０分加熱し、ポリ乳酸・グリコール酸共重合体製シートを軟化ないし溶融した。このとき、ポリ乳酸・グリコール酸共重合体製シートの表面の温度は２３０℃（軟化点以上）であった。
(Example 5)
First, a polylactic acid / glycolic acid copolymer sheet (softening point 50 ° C.) having a diameter of 15 mm and a thickness of 1 mm was placed on a silicone rubber sheet having a thickness of 2 mm and a rubber hardness of 30 according to JIS K6253 (2006). . The silicone rubber sheet was placed on a hot plate and heated at a temperature of 240 ° C. for 10 minutes to soften or melt the polylactic acid / glycolic acid copolymer sheet. At this time, the temperature of the surface of the polylactic acid / glycolic acid copolymer sheet was 230 ° C. (softening point or higher).
次いで、ホットプレートによる１０分間の加熱直後に実施例１と同様な超硬ピンを軟化ないし溶融したポリ乳酸・グリコール酸共重合体製シートに垂直方向から荷重０．０１ｋｇｆを加えて穿刺した。このとき、超硬ピンは軟化ないし溶融したポリ乳酸・グリコール酸共重合体製シートを貫通し、約１ｍｍの深さでシリコーンゴムシートに穿刺した。超硬ピンを軟化ないし溶融した製シートを貫通し、シリコーンゴムシートに穿刺した後、超硬ピンを穿刺したまま加熱を継続することなく、超硬ピンの穿刺直後に空冷にて冷却した。 Next, immediately after heating for 10 minutes with a hot plate, the same hard pin as in Example 1 was softened or melted, and a polylactic acid / glycolic acid copolymer sheet was punctured by applying a load of 0.01 kgf from the vertical direction. At this time, the cemented carbide pin penetrated the soft or molten polylactic acid / glycolic acid copolymer sheet and punctured the silicone rubber sheet at a depth of about 1 mm. After penetrating through a sheet made of softened or melted cemented carbide pins and puncturing a silicone rubber sheet, it was cooled by air cooling immediately after puncturing the cemented carbide pins without continuing heating while puncturing the cemented carbide pins.
冷却後、ポリ乳酸・グリコール酸共重合体製シートをシリコーンゴムシートから剥離し、さらに超硬ピンを抜き取った。 After cooling, the polylactic acid / glycolic acid copolymer sheet was peeled off from the silicone rubber sheet, and the carbide pins were removed.
その結果、ポリ乳酸・グリコール酸共重合体製シートから突出した微細ノズルを得た。この微細ノズルは、先端の角度８０°、先端の直径７６８μｍ、開口部の直径７５０μｍ、高さ５０μｍであった。 As a result, a fine nozzle protruding from the polylactic acid / glycolic acid copolymer sheet was obtained. This fine nozzle had a tip angle of 80 °, a tip diameter of 768 μm, an opening diameter of 750 μm, and a height of 50 μm.
（実施例６）
まず、厚さ２ｍｍで、ＪＩＳ Ｋ６２５３（２００６）規格の国際ゴム硬さであるゴム硬度が３０のシリコーンゴムシート上に、直径２０ｍｍ、高さ５０ｍｍ、厚さ１ｍｍのポリプロピレン製カップ（軟化点１２０℃）をその底部がシリコーンゴムシートに接触するように配置した。シリコーンゴムシートをホットプレート上に載置し、２３０℃の温度で２分加熱した。カップの底部が軟化した状態で、ホットプレートによる加熱を継続しながら、カップの軟化ないし溶融した底部に直径４０ｍｍ、長さ５０ｍｍのＳＵＳ製円柱にて押圧してカップの底部表面を平坦化した。
(Example 6)
First, a polypropylene cup (softening point 120 ° C.) having a diameter of 20 mm, a height of 50 mm and a thickness of 1 mm on a silicone rubber sheet having a thickness of 2 mm and a rubber hardness of 30 according to JIS K6253 (2006) international rubber hardness. ) Was placed so that the bottom part was in contact with the silicone rubber sheet. The silicone rubber sheet was placed on a hot plate and heated at a temperature of 230 ° C. for 2 minutes. With the bottom of the cup softened, the bottom of the cup was flattened by pressing the softened or melted bottom of the cup with a SUS cylinder having a diameter of 40 mm and a length of 50 mm while continuing heating with the hot plate.
次いで、ホットプレートで２３０℃、１分加熱した後、実施例１と同様な超硬ピンをポリプロピレン製カップの溶融した底部に垂直方向から荷重０．０１ｋｇｆを加えて穿刺した。このとき、超硬ピンは溶融したカップの底部を貫通し、約１ｍｍの深さでシリコーンゴムシートに穿刺した。超硬ピンを穿刺したままホットプレートによる加熱を１分間継続した。その後、ホットプレートによる加熱を停止し、カップの底部に超硬ピンを穿刺したまま空冷した。冷却後、カップの底部をシリコーンゴムシートから剥離し、さらに超硬ピンを抜き取った。 Next, after heating at 230 ° C. for 1 minute on a hot plate, a carbide pin similar to that of Example 1 was punctured by applying a load of 0.01 kgf from the vertical direction to the melted bottom of the polypropylene cup. At this time, the cemented carbide pin penetrated the bottom of the molten cup and punctured the silicone rubber sheet at a depth of about 1 mm. Heating with a hot plate was continued for 1 minute while puncturing the carbide pin. Thereafter, heating by the hot plate was stopped, and air cooling was performed with a cemented carbide pin pierced at the bottom of the cup. After cooling, the bottom of the cup was peeled off from the silicone rubber sheet, and the carbide pins were removed.
その結果、ポリプロピレン製カップの底部から外側に突出した微細ノズルを得た。この微細ノズルは、先端の角度２０°、先端の直径３５μｍ、開口部の直径２０μｍ、高さ１２００μｍであった。 As a result, a fine nozzle protruding outward from the bottom of the polypropylene cup was obtained. This fine nozzle had a tip angle of 20 °, a tip diameter of 35 μm, an opening diameter of 20 μm, and a height of 1200 μm.
得られた微細ノズル付カップに水を充填した。先端に直径２０ｍｍ長さ１０ｍｍのゴム製押出部を固定した棒を用意し、この棒の押出部をカップの開口から挿入した。その結果、微細ノズルの先端から水を吐出できた。 The obtained cup with a fine nozzle was filled with water. A rod having a rubber extruded portion with a diameter of 20 mm and a length of 10 mm fixed at the tip was prepared, and the extruded portion of this rod was inserted from the opening of the cup. As a result, water could be discharged from the tip of the fine nozzle.
以上説明した本発明によれば、医療器具、食品、化粧品、印刷、検査、分析などの有用な微細ノズルの製造方法を提供できる。特に、得られた微細ノズルは経皮薬剤透過のために、皮膚へ穿刺する用途として好適に用いることができる。
以下に、当初の特許請求の範囲に記載していた発明を付記する。
［１］
内部に微細な孔を有する突起部を備えた微細ノズルの製造方法であって、
(a) ゴム硬度が５０以下の弾性体上に樹脂体を配置する工程と、
(b) 前記弾性体の裏面側から前記樹脂体の軟化温度より高い温度で加熱しながら、微細針を前記樹脂体を貫通して前記弾性体に穿刺する工程と、
(c) 冷却して樹脂体を固化する工程と、
(d) 固化した樹脂体を前記微細針および前記弾性体から取り出す工程とを含む微細ノズルの製造方法。
［２］
前記工程(b)と前記工程(c)の間に、前記微細針を穿刺した状態で加熱を継続する工程を含むことを特徴とする［１］記載の微細ノズルの製造方法。
［３］
前記軟化した樹脂体の表面を平坦化する工程をさらに含むことを特徴とする［１］または［２］記載の微細ノズルの製造方法。
［４］
内部に微細孔を有する突起部を備えた微細ノズルの製造方法であって、
(a) ゴム硬度が５０以下の弾性体上に樹脂製のカップを配置する工程と、
(b) 前記弾性体の裏面側から前記樹脂の軟化温度より高い温度で前記カップ底部を加熱しながら、微細針を前記カップの底部を貫通して前記弾性体に穿刺する工程と、
(c) 冷却して前記カップ底部を固化する工程と、
(d) 底部が固化した前記カップを前記微細針および前記弾性体から取り出す工程とを含む微細ノズルの製造方法。
［５］
前記工程(b)と前記工程(c)の間に、前記微細針を穿刺した状態で加熱を継続する工程を含むことを特徴とする［４］記載の微細ノズルの製造方法。
［６］
前記軟化した樹脂体の表面を平坦化する工程をさらに含むことを特徴とする［４］または［５］記載の微細ノズルの製造方法。
［７］
前記微細針は、先端角度が３°以上９０°以下であることを特徴とする［１］〜［６］いずれかに記載の微細ノズルの製造方法。
According to the present invention described above, it is possible to provide a method for producing a useful fine nozzle such as a medical instrument, food, cosmetics, printing, inspection, and analysis. In particular, the obtained fine nozzle can be suitably used for puncturing the skin for percutaneous drug permeation.
The invention described in the original claims is appended below.
[1]
A manufacturing method of a fine nozzle provided with a protrusion having a fine hole inside,
(a) arranging a resin body on an elastic body having a rubber hardness of 50 or less;
(b) a step of piercing the elastic body through a fine needle through the resin body while heating from the back side of the elastic body at a temperature higher than the softening temperature of the resin body;
(c) cooling and solidifying the resin body;
(d) A method for producing a fine nozzle, including a step of taking out the solidified resin body from the fine needle and the elastic body.
[2]
The method for producing a fine nozzle according to [1], wherein a step of continuing heating with the fine needle punctured is included between the step (b) and the step (c).
[3]
The method for producing a fine nozzle according to [1] or [2], further comprising a step of flattening a surface of the softened resin body.
[4]
A method for producing a fine nozzle having a protrusion having a fine hole inside,
(a) arranging a resin cup on an elastic body having a rubber hardness of 50 or less;
(b) puncturing the elastic body through a bottom of the cup while heating the cup bottom at a temperature higher than the softening temperature of the resin from the back side of the elastic body;
(c) cooling and solidifying the cup bottom;
(d) A method of manufacturing a fine nozzle, including a step of taking out the cup having a solidified bottom from the fine needle and the elastic body.
[5]
[4] The method for producing a fine nozzle according to [4], further comprising a step of continuing heating with the fine needle punctured between the step (b) and the step (c).
[6]
The method for producing a fine nozzle according to [4] or [5], further comprising a step of flattening a surface of the softened resin body.
[7]
The fine needle has a tip angle of 3 ° or more and 90 ° or less, and the method for producing a fine nozzle according to any one of [1] to [6].
１，２１…非弾性体、２，２２…弾性体、３…樹脂体、４、２４…ホットプレート、５，５ａ〜５ｃ，２５…微細針、７，７ａ〜７ｃ、２７…微細ノズル、２３…樹脂製カップ、３２ａ…底部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
(a) ゴム硬度が５０以下の弾性体上に樹脂体を配置する工程と、
(b) 前記弾性体の裏面側から前記樹脂体の軟化温度より高い温度で加熱しながら、微細針を前記樹脂体に貫通させるとともに、前記弾性体に穿刺して、前記弾性体の穿刺穴と前記微細針との間に、軟化ないし溶融した樹脂を導入する工程と、
(c) 冷却して樹脂体を固化する工程と、
(d) 固化した樹脂体を前記微細針および前記弾性体から取り出す工程とを含む微細ノズルの製造方法。 A method for producing a fine nozzle comprising a protrusion having a fine hole therein and used for puncturing the skin for percutaneous drug permeation,
(a) arranging a resin body on an elastic body having a rubber hardness of 50 or less;
(b) while heating from the rear surface side of the elastic body at a temperature higher than the softening temperature of the resin member, with passing the fine needle into the resin body, and puncture the elastic body, the puncture hole of the elastic member Introducing a softened or melted resin between the fine needles ;
(c) cooling and solidifying the resin body;
(d) A method for producing a fine nozzle, including a step of taking out the solidified resin body from the fine needle and the elastic body.
(a) ゴム硬度が５０以下の弾性体上に樹脂製のカップを配置する工程と、
(b) 前記弾性体の裏面側から前記樹脂の軟化温度より高い温度で前記カップ底部を加熱しながら、微細針を前記カップの底部に貫通させるとともに、前記弾性体に穿刺して、前記弾性体の穿刺穴と前記微細針との間に、軟化ないし溶融した樹脂を導入する工程と、
(c) 冷却して前記カップ底部を固化する工程と、
(d) 底部が固化した前記カップを前記微細針および前記弾性体から取り出す工程とを含む微細ノズルの製造方法。 A method for producing a fine nozzle comprising a protrusion having a fine hole therein and used for puncturing the skin for percutaneous drug permeation,
(a) arranging a resin cup on an elastic body having a rubber hardness of 50 or less;
(b) while heating the cup bottom from the back side at a temperature higher than the softening temperature of the resin of the elastic body, with passing the fine needle to the bottom of the cup and pierces the elastic body, the elastic body Introducing a softened or melted resin between the puncture hole and the fine needle ;
(c) cooling and solidifying the cup bottom;
(d) A method of manufacturing a fine nozzle, including a step of taking out the cup having a solidified bottom from the fine needle and the elastic body.
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