JP7283082B2 - 薬剤投与措置 - Google Patents

Description

本発明は、薬剤の投与に用いられるマイクロニードル等の薬剤投与装置に関する。

薬剤を皮膚から体内に投与する薬剤投与装置として、マイクロニードルが知られている。マイクロニードルは、針形状を有する複数の突起部を基体の表面に有している。マイクロニードルを用いた薬剤の投与方法では、基体が皮膚に押し付けられることによって突起部が皮膚を穿孔し、突起部によって形成された孔から、薬剤が体内に送り込まれる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６－３４１０８９号公報

薬剤を備えるマイクロニードルは、例えば、突起部の先端付近の表面に液状の薬剤が塗布され、その薬剤が乾燥されることによって形成される。しかし、この構成の場合、突起部に一定量以上の薬剤が塗布されると、薬剤が突起部先端に丸く集まった状態で固まって、突起部の穿刺性能が低下する。また、塗布可能な薬剤の量は大きく制限されることがある。そこで、水溶性材料で形成されるマイクロニードルを、突起部の高さ方向に２層構造とし、突起部先端に薬剤を添加する方法が提案されている。この場合、マイクロニードルの製造時に、凹版に、薬剤を含む先端側形成材料を含む水溶液と、非先端側形成材料を含む水溶液を順に充填する必要があり、製造が複雑となる傾向がある。

こうした実情に鑑みて、本発明は、製造が簡便な薬剤投与装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明としては、基板の一方の面に複数の突起部を備える薬剤投与装置であって、突起部が溝を備え、溝に溝収容材料が配置されており、かつ、突起部の形成材料が水溶性材料及び薬剤を含み、かつ、溝収容材料が水溶性材料及び薬剤を含み、突起部の形成材料の水に対する溶解度が、溝収容材料の水に対する溶解度よりも大きいことを特徴とする薬剤投与装置とした。

また、突起部形成材料が水溶性高分子を含むことが好ましい。

また、溝収容材料が水溶性高分子を含むことが好ましい。

また、各突起部の溝が一方向に整列していることが好ましい。

また、突起部形成材料の水に対する溶解度と、溝収容材料の水に対する溶解度とが異なっていてもよい。

また、突起部形成材料の水に対する溶解度が溝収容材料の水に対する溶解度よりも大きくてもよい。

また、突起部形成材料の水に対する溶解度が溝収容材料の水に対する溶解度よりも小さくてもよい。

本発明によれば、製造が簡便な薬剤投与装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る薬剤投与装置の斜視図及び部分斜視図である。 実施例の薬剤投与装置の突起部の拡大顕微鏡写真である。 実施例の薬剤投与装置の突起部の拡大顕微鏡写真である。

図１を参照して、実施形態に係る薬剤投与装置について説明する。図１（ａ）は、実施形態に係る薬剤投与装置の斜視図であり、図１（ｂ）は、実施形態に係る薬剤投与装置の突起部、溝、溝収容材料を表した部分斜視図である。図１（ａ）、図１（ｂ）に示されるように、薬剤投与装置１０は、板状の基板１、基板１から突き出た突起部２と、突起部２に形成された溝３と、溝３に収容された溝収容材料４とを備えている。基板１は、突起部２の形成された面である第１面１ａと、第１面１ａとは反対側の面である第２面１ｂとを有し、第１面１ａは突起部２の基端を支持している。

図１（ａ）、図１（ｂ）に示される例では、突起部２と溝３とからなる構造体は、四角柱をその延びる方向に対して斜めに切断した形状を有している。そして、突起部２は、第１面１ａ内に区画された矩形状の底面から垂直に延びる周面である側面２ａと、底面に対して傾斜した上面２ｂとを有している。上面２ｂに含まれる辺は、いずれも、底面に対して傾斜しており、突起部２の第１面１ａからの長さは、上面２ｂにおける紙面奥側の頂点にて最も大きくなっている。

突起部２には、溝３が形成されている。溝３は、第１面１ａに直交する方向に沿って延びるとともに、突起部２の底面を構成する２組の向かい合う辺のうちの１組に沿った方向に延びて、第１面１ａに沿った方向に突起部２を貫通している。すなわち、溝３は、上面２ｂに開口するとともに、上面２ｂを横断するように延びている。本実施形態では、第１面１ａに直交する方向が、第１方向の一例であり、第１面１ａに沿った方向のなかで、上記突起部２の底面を構成する２組の向かい合う辺のうちの１組に沿った方向が、第２方向の一例である。

換言すれば、溝３は、第１方向に沿って基板１に向かって窪む空間を区画し、この空間が第２方向に沿って連続して延びることによって、溝３は、側面２ａの一部に開口している。より具体的には、溝３は、突起部２の上面２ｂと側面２ａのうちの２箇所とに開口している。そして、これらの開口部は繋がっている。また、各突起部２の溝３は一方向に整列している。

溝３には、溝収容材料４が収容されている。こうした構成では、第１面１ａに対向する向きから見て、溝収容材料４が薬剤投与装置１０の表面に露出するとともに、第１面１ａに平行な向きから見ても、溝収容材料４が薬剤投与装置１０の表面に露出している。

図１（ａ）、図１（ｂ）に示されるように、溝３の底部は、突起部２の内部であって第１面１ａに直交する方向において基板１から離れた位置に位置している。

突起部２の長さは、第１面１ａに直交する方向における基板１の第１面１ａから突起部２の先端までの長さである。突起部２の長さは、突起部２による穿孔の目的や投与される薬剤の種類等に応じて決定されればよい。例えば、突起部２の長さＬｔを、突起部２が人体の皮膚に刺されたときに突起部２の先端が皮膚の最外層である角質層を貫通し、かつ、神経層へ到達しない長さに設定するとき、突起部２の長さＬｔは、１００μｍ以上２ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。また、第１面１ａに沿った方向であって、溝３の延びる方向に沿った方向から見た突起部２の最大の幅Ｄｔ、すなわち、第２方向に沿って見た突起部２の最大の幅Ｄｔは、１０μｍから６００μｍ程度であることが好ましい。

溝３の大きさは、突起部２の機械的強度を過度に低下させない範囲で、目的とする薬剤の投与量に応じて決定されればよい。溝収容材料４には薬剤を含有させることが好ましい。例えば、第２方向に沿って見た溝３の幅Ｄｍは、突起部２の幅Ｄｔの１／５から１／２とすることが好ましい。幅Ｄｍが幅Ｄｔの１／５よりも小さいと、突起部２について十分な機械的強度が得られるものの、溝収容材料４を溝３に充填することが難しくなり、また、溝３に充填できる溝収容材料４の量が少なくなる。一方、幅Ｄｍが幅Ｄｔの１／２よりも大きいと、溝３に多くの溝収容材料４を充填することができるものの、突起部２の機械的強度を確保し難くなる。なお、幅Ｄｍが変化する場合には、幅Ｄｍの最小値が幅Ｄｔの１／５以上であり、幅Ｄｍの最大値が幅Ｄｔの１／２以下であることが好ましい。

また、第１面１ａに直交する方向における第１面１ａから溝３の底部までの長さＬｍは、突起部２の長さＬｔの１／３以上とすることが好ましい。長さＬｍが長さＬｔの１／３以上であると、溝３に収容された溝収容材料４の体内への供給が円滑に進む。さらに、上記長さＬｍは、上記長さＬｔの４／５以下とすることが好ましい。長さＬｍが長さＬｔの４／５以下であると、溝３内に充填された溝収容材料４が溝３内に保持されやすい。

突起部２は、尖った形状の先端部を有し、先端部の頂点である先端は、突起部２の底面の中心を通って突起部２の延びる方向に延びる直線Ａの線上に位置せず、第１面１ａに対向する向きから見て、突起部２の先端は、突起部２の縁部に位置する。図１（ａ）に示されるように、突起部２の数は、２以上（複数）であれば特に限定されない。

薬剤投与装置１０は複数の突起部２を有する。複数の突起部２の各々は、基板１の表面に規則的に並んでいてもよいし、不規則に並んでいてもよい。例えば、複数の突起部２は、格子状や同心円状に配列される。

薬剤投与装置１０の使用の際には、突起部２が皮膚に向けられた状態で基板１が皮膚に押し付けられ、これにより、突起部２が皮膚を穿孔する。その結果、突起部２の形成材料、溝収容材料４が皮膚周辺の水分に溶け、これらの材料が液状化して投与対象の体内に送り込まれる。

薬剤投与装置１０において、突起部形成材料は生体適合性を有する水溶性材料から形成されることが好ましい。生体適合性を有する水溶性材料としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸系ポリマー，ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、プルラン、アルギン酸塩、デンプン、ペクチン、キトサン、キトサンサクシナミド、オリゴキトサン、コンドロイチン硫酸塩等の水溶性高分子を挙げることができる。ただし、水溶性材料における水溶性高分子は具体的材料に限定されるものではない。また、生体適合性を有する水溶性材料としては、デキストラン、デキストリン、トレハロース、マルトースといった多糖類を用いることができる。ただし、水溶性材料における多糖類は具体的材料に限定されるものではない。

なお、薬剤投与装置１０において、基板１は、突起部２と同一の材料で一体で製造されることが好ましい。

薬剤投与装置１０において、溝収容材料４は生体適合性を有する水溶性材料から形成されることが好ましい。生体適合性を有する水溶性材料としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリル酸系ポリマー，ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、プルラン、アルギン酸塩、デンプン、ペクチン、キトサン、キトサンサクシナミド、オリゴキトサン、コンドロイチン硫酸塩等の水溶性高分子を挙げることができる。ただし、水溶性材料における水溶性高分子は具体的材料に限定されるものではない。また、生体適合性を有する水溶性材料としては、デキストラン、デキストリン、トレハロース、マルトースといった多糖類を用いることができる。ただし、水溶性材料における多糖類は具体的材料に限定されるものではない。

また、溝収容材料４には、薬剤を含ませることができる。薬剤としては、各種タンパク質、薬理活性物質、化粧品組成物等を用いることができる。皮膚内へ送達する送達物の種類は、目的に応じて選択される。薬理活性物質としては、例えば、インフルエンザ等のワクチン、癌患者等のための痛み止め薬、生物製剤、遺伝子治療薬、注射剤、経口剤、または、皮膚適用製剤等が挙げられる。薬剤投与装置１０を用いた経皮投与では、皮膚に形成された孔に送達物が投与される。そのため、薬剤投与装置１０を用いた経皮投与は、従来の経皮投与に用いられる薬理活性物質以外に、皮下注射が必要な薬理活性物質の投与にも利用できる。特に、薬剤投与装置１０を用いた経皮投与は、投与の際に痛みを伴わないため、小児に対するワクチン等の注射剤の投与に適している。また、薬剤投与装置１０を用いた経皮投与は、投与の際に送達物を飲む必要がないため、経口剤を飲むことが困難な小児に対する経口剤の投与に適している。

化粧品組成物は、化粧品あるいは美容品として用いられる組成物である。化粧品組成物としては、例えば、保湿剤、色料、香料、または、シワやニキビや妊娠線等に対する改善効果や脱毛に対する改善効果等の美容効果を示す生理活性物質等が挙げられる。送達物として芳香を有する材料を用いると、溝収容材料４に匂いを付与することができるため、美容品に適した薬剤投与装置１０が得られる。

なお、薬剤投与装置１０は、突起部形成材料に薬剤を含んでいてもよい。また、突起部形成材料に薬剤を含むとき、溝収容材料４が薬剤を含んでいなくてもよい。ただし、溝収容材料４が薬剤を含むことが、所定の薬剤を皮内に投与するという点で好ましい。

［薬剤投与装置の製造方法］
実施形態に係る薬剤投与装置の製造方法について説明する。

まず、基板１と溝３を有する突起部２とからなる本体が形成される。本体は、各種の公知技術を用いて製造することが可能である。例えば、本体は、本体を構成する材料に応じて、ダイシングやドリル加工等の機械加工や、レーザー加工や、射出成形等の成形技術や、エッチング等によって形成される。また、こうした方法によって本体の原版を作製し、さらに、めっき法や樹脂を用いた型取り法によって原版の凹凸を反転させた凹版を作製し、作製された凹版を用いて本体を複製することができる。凹版に突起部２と基板１を形成するための突起部形成材料の溶液を充填し、乾燥した後、凹版から剥離することにより本体は形成される。

本実施形態の本体では、溝３が第１面１ａに直交する方向と第１面１ａに沿った方向とに連なって開口しているため、突起部２に、第１面１ａに直交する方向のみに開口する貫通孔や非貫通孔等の収容部が形成されている構成と比較して、溝３の形成が容易であり、溝３を形成することの可能な加工技術の範囲も広がる。特に、実施形態に係る薬剤投与装置１０のように複数の突起部２の各々に形成された溝３の開口する方向が揃っている構成であれば、ダイシングによって、原版の一列に並ぶ複数の突起部２に、刃の向きを変えることなく、溝３を連続して形成することができる。また、こうした構成では、突起部２の外形の形成と溝３の形成とで加工法を変える必要もない。したがって、本体の生産効率が高められる。

続いて、本体の突起部２に形成された溝３に、溝収容材料４が充填される。溝収容材料４は、溶液または分散液の状態で充填される。溝収容材料４の充填方法としては、例えば、貯留された薬剤の液面に突起部２の先端部を浸けて、毛細管現象によって溝収容材料４を溝３内に這い上がらせる方法が用いられる。あるいは、溝３に向けて溝収容材料４が滴下されることにより、溝収容材料４が溝３に充填されてもよい。

ここで、本実施形態の本体は、溝３が、第１面１ａに直交する方向と第１面１ａに沿った方向とに連なって開口している。そのため、突起部２に、第１面１ａに直交する方向のみに開口する貫通孔や非貫通孔等の収容部が形成されている構成と比較して、第１面１ａと直交する方向以外からも溝収容材料４が溝３に入ることができ、また、溝収容材料４が溝３に入ったことによって溝３から押し出される空気は溝収容材料４が入った方向とは異なる方向から抜けられる。したがって、溝収容材料４が溝３に入りやすい。

また、本実施形態の構成では、溝３への溝収容材料４の入り口を広く確保しやすい。突起部２は非常に微小であるため、収容部が第１面１ａに直交する方向のみに開口する構成では、溝収容材料４が有する表面張力の影響が大きくなって、溝収容材料４が溝３に入りにくい。これに対し、本実施形態では、溝３への溝収容材料４の入り口が広く確保されることによって溝３の入り口での本体と溝収容材料４との接触面積が拡大され、その結果、溝収容材料４に対する本体のぬれ性が向上して、溝収容材料４が溝３に入りやすくなる。

実施形態に係る薬剤投与装置１０にあっては、突起部の高さ方向に２層構造とし水溶性材料で形成される薬剤投与装置と比較して、基板１と溝３を有する突起部２からなる本体形成後に溝収容材料４を充填することができ、製造が容易である。また、突起部形成材料と溝収容材料４はいずれも水溶性材料で形成されており、一回の皮膚への穿刺で突起部２を変形させることができ、薬剤投与装置１０の複数回の使用を防ぐことができる。

また、実施形態に係る薬剤投与装置１０は、突起部形成材料が水溶性高分子を含むことにより、水溶性の低分子材料を用いた場合と比較して、突起部２の強度を十分なものとすることができる。

また、実施形態に係る薬剤投与装置１０は、溝収容材料４が水溶性高分子を含むことにより、水溶性の低分子材料を用いた場合と比較して、溝３に溝収容材料４が充填された突起部２の強度を十分なものとすることができ、また、溝収容材料４を溝３に充填する際の突起部２の変形を抑えることができる。

また、実施形態に係る薬剤投与装置１０は、各突起部２の溝３が一方向に整列していることにより、溝形成プロセスを簡便なものとすることができる。

また、実施形態に係る薬剤投与装置１０は、突起部形成材料の水に対する溶解度と、溝収容材料４の水に対する溶解度とが異なる構成とすることができる。これにより、突起部形成材料と溝収容材料４の皮膚への溶解スピードをコントロールすることができる。

また、実施形態に係る薬剤投与装置１０は、突起部形成材料の水に対する溶解度が溝収容材料４の水に対する溶解度よりも大きい構成とすることができる。これにより、突起部形成材料の皮膚への溶解スピードを溝収容材料４の溶解スピードよりも早くすることができ、溝収容材料４の皮膚への溶解スピードを突起部形成材料の溶解スピードよりも遅くすることができる。溝収容材料４が薬剤を含む場合、薬剤の皮内への浸透スピードを遅くしたい場合に効果的である。

また、実施形態に係る薬剤投与装置１０は、突起部形成材料の水に対する溶解度が溝収容材料４の水に対する溶解度よりも小さい構成とすることができる。これにより、溝収容材料４の皮膚への溶解スピードを突起部形成材料の溶解スピードよりも早くすることができ、突起部形成材料の皮膚への溶解スピードを溝収容材料４の皮膚への溶解スピードよりも遅くすることができる。溝収容材料４が薬剤を含む場合、薬剤の皮内への浸透スピードを早くしたい場合に効果的である。

上述した薬剤投与装置およびその製造方法について、具体的な実施例を用いて説明する。

（実施例）
［本体の原版の作製］
基板と溝を有する突起部とからなる本体の原版の形成材料としてシリコンを用い、ダイシングによって、先の図１（ｂ）に示される形状の突起部が、基板上に５列×５列の格子状に２５本配置された本体の原版を作製した。突起部の長さＬｔは１．２ｍｍであり、突起部の幅Ｄｔは３００μｍであり、基板の第１面から溝の底部までの長さＬｍは４００μｍであり、溝の幅Ｄｍは１００μｍであった。

［凹版の作製］
次に、上記シリコン基板で形成された原版に、メッキ法によりニッケル膜を５００μｍの厚さに形成し、９０℃に加熱した重量パーセント濃度３０％の水酸化カリウム水溶液によって上記シリコン基板をウェットエッチングして除去し、ニッケルから成る凹版を作成した。

［本体の作製］
次に、キトサンサクシナミドを水に溶解させ、本体形成水溶液（突起部形成材料）を調製した。この水溶液にローダミンＢを添加し、赤色に着色した。次に、凹版に基板と溝を有する突起部とからなる本体を形成する本体形成水溶液を充填した。次に、凹版を熱源を用いて９０℃、１０分間加熱し、突起部形成材料を乾燥、固化させた。ここで熱源として、ホットプレートを用いた。次に、凹版から、固化した突起部形成材料を剥離し、本体を得た。

［薬剤の充填］
次に、ヒドロキシプロピルセルロース（和光純薬）をエタノールに溶解させ、溝収容材料の溶液を調製した。この溶液にエバンスブルーを添加し、青色に着色した。次に、この溶液を針付きシリンジを用いて、専用ホルダに固定した溝に充填した。次に、乾燥固化するまで室温で５分静置し、溝に溝収容材料が充填された薬剤投与装置を得た。

図２、図３に得られた薬剤投与装置の突起部の拡大顕微鏡写真を示す。

本発明は、医療や美容用途等に用いる薬剤投与装置として好適に利用できる。

１ 基板
２ 突起部
３ 溝
４ 溝収容材料
１０ 薬剤投与装置

Claims (4)

1. 基板の一方の面に複数の突起部を備える薬剤投与装置であって、
   前記突起部が溝を備え、前記溝に溝収容材料が配置されており、かつ、
   前記突起部の形成材料が水溶性材料及び薬剤を含み、かつ、
   前記溝収容材料が水溶性材料及び薬剤を含み、
   前記突起部の形成材料の水に対する溶解度が、前記溝収容材料の水に対する溶解度よりも大きいことを特徴とする薬剤投与装置。
2. 前記突起部形成材料が水溶性高分子を含むことを特徴する請求項１記載の薬剤投与装置。
3. 前記溝収容材料が水溶性高分子を含むことを特徴する請求項１または請求項２に記載の薬剤投与装置。
4. 各前記突起部の前記溝が一方向に整列していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の薬剤投与装置。

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