JP6145249B2 - 中空微細針及びその作製方法 - Google Patents

Description

本発明は、長尺状に形成される中空微細針及びその作製方法に関し、特に中空状の中空微細針及びその作製方法に関する。

現在、人体からの採血において、金属製のストレート形状の中実な針（ランセット）が利用される。採血では、針を皮膚に突き刺すことで微量の出血を生じさせ、これを検査紙で吸い取っている。

現状の針は、概ね直径３００μｍ以上と比較的太い。そのため、皮膚の痛点を避けることが困難であること等の理由から、採血には痛みや恐怖が伴う。このような痛みや恐怖を軽減すべく、医療現場では低侵襲性のランセットが強く望まれている。そこで、身体の痛覚を避け、身体組織に対するダメージを軽減することが可能な、より径の小さい微細針を作製する方法が模索されている。

シリコン基板に対してエッチング処理を施すことで鋳型を製造し、鋳型を利用して微細金属部品を作製する技術が知られている（例えば、非特許文献１）。より細い針を得ることを目的として、この技術を利用して微細針を作製することが考えられている。他に、シリコン基板表面に対して垂直方向に微細針を作製する技術が知られている。

非特許文献１では、マスク処理を施したレジスト材料を紫外光やＸ線により感光させ、それを現像することで微細針の鋳型を製造している。微細針は、基板内面側に対してレジストを垂直方向にエッチングした後、この鋳型を利用して作製される。他に、シリコン基板内面側に対して垂直に微細針を作製する場合、ドライエッチングなどを利用して微細針が作製される。

藤田博之、小西聡、江刺正喜、佐藤一雄、勝部昭明、前中一介、「ＥＥ Ｔｅｘｔ センサ・マイクロマシン工学」、株式会社オーム社、平成１７年１０月５日、第１版、７６頁及び７７頁

ところで、採血する場合、血液を空気に触れさせずに採血できるのが好ましい。これにより、空気に触れることによる血液の変質を防止できる。また、薬液を身体に投与する場合にも、薬液の変質を防止すべく、薬液が空気に触れないのが好ましい。微細針においても、血液や薬液を空気に触れさせないのが好ましい。そこで、微細針を中空状にすることにより、身体と採血される血液又は投与される薬液との間の経路を空気から遮断し、ひいては、血液又は薬液が空気に触れることを防止することが考えられる。また、身体組織に対するダメージを低減して血液の採血又は薬液の投与をするには、微細針を中空状にして、身体に刺した状態で血液の採血又は薬液の投与が可能であるのが好ましい。

しかしながら、非特許文献１記載の方法では、微細針を中空状にすることは考慮されていなかった。また、シリコン基板内面側に微細針を作製する方法においても、同様に微細針を中空状にすることは考慮されていなかった。

本発明は、斯かる事情に鑑み、血液や薬液が空気に触れない中空状の中空微細針及びその作製方法を提供することを課題とする。

本発明に係る中空微細針は、長尺状に形成される中空微細針であって、長手方向に沿って形成された溝部を有する針本体と、該針本体の周面を被覆することで溝部を閉塞する閉塞部材と、溝部と閉塞部材とによって形成される、針本体の長手方向に沿う流体の流通路とを備え、溝部は、円弧状であり且つ内部における幅から針本体の周面における幅まで徐々に狭くなるように構成されることを特徴とする。

本発明に係る中空微細針の作製方法は、長尺状に形成される中空微細針の作製方法であって、針本体の周面全体を被覆部材で被覆するステップと、針本体の長手方向に沿って被覆部材の一部を除去し、針本体の周面の一部を露出させるステップと、露出した針本体の周面の一部に対して、円弧状の溝部であり且つ内部における幅から針本体の周面における幅まで徐々に幅が狭くなる溝部を形成するステップとを備えることを特徴とする。

係る構成によれば、針本体に形成された溝部と、閉塞部材とで針本体の長手方向に沿う流体の流通路を形成するので、中空状の微細針を形成することができる。針本体が皮膚に刺された状態で、血液又は薬液等の流体が、流通路を通って採血又は投与される。したがって、流体は、空気に触れることなく採血又は投与され得る。

また、本発明に係る中空微細針において、流通路は、流体が出入りする出入口を有し、出入口は、閉塞部材に２つ設けられてもよい。

係る構成によれば、流通路が出入口を有し、出入口が閉塞部材に２つ設けられるので、流体は、一方の出入口から流通路に入り、他方の出入口から流通路を出ることができる。
この場合、針本体は、長手方向の先端側が先鋭状であり、且つ該先鋭状の部分よりも基端側の部分が柱状であるとともに、該先鋭状の部分よりも長手方向における基端側に溝部が形成され、該針本体の先鋭状である部分及び柱状である部分のそれぞれの周面全体が閉塞部材によって被覆され、該閉塞部材には、針本体の先鋭状の部分よりも長手方向における基端側で且つ溝部に対応する位置において針本体の径方向で貫通する前記２つの出入口が形成されていてもよい。

また、本発明に係る中空微細針において、針本体は、タングステンで形成され、閉塞部材は、パリレンで形成されてもよい。

係る構成によれば、針本体がタングステンで形成されるので、針本体の強度を担保することができる。また、閉塞部材がパリレンで形成されるので、針本体１１であるタングステンへの貼付をよくすることができると共に所定の強度を得ることができ、流通路を流れる流体の圧力に対して、十分な耐性をもたせることができる。

また、本発明に係る中空微細針の作製方法において、針本体に溝部を形成した後に、針本体の長手方向に沿って除去した残りの被覆部材を除去し、針本体の周面全体を露出させるステップと、溝部に充填材を充填するステップと、充填材が充填された針の周面全体を閉塞部材で被覆するステップと、閉塞部材に、溝部に連通する出入口を形成するステップと、溝部に連通する出入口から充填材を除去するステップとを備えていてもよい。

係る構成によれば、溝部が充填材で充填されるので、閉塞部材は、針本体の周面と、充填材の内面側とを被覆することになる。その後、流通路を形成するステップにおいて、充填材が除去されることで、中空状の流通路を形成することができる。これにより、閉塞部材で溝部を完全に閉塞することなく、中空状の微細針を得ることができる。

以上の如く、本発明に係る中空微細針及びその作製方法によれば、血液や薬液が空気に触れない中空状の中空微細針及びその作製方法を提供できるというすぐれた効果を有する。

本発明の第１の実施形態に係る微細針を示し、図１（ａ）は、微細針の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）における微細針のＡ−Ａ断面図を示す。 同実施形態に係る微細針の先端を電解エッチングにより先鋭化する模式図を示す。 同実施形態に係る微細針の先鋭化された先端の拡大図を示す。 同実施形態に係る微細針の径方向断面図を示し、図４（ａ）は、被覆部材で針本体を被覆した微細針の径方向断面図、図４（ｂ）は、被覆部材の一部を除去した微細針の径方向断面図、図４（ｃ）は、電解エッチングにより溝部を形成した微細針の径方向断面図、図４（ｄ）は、被覆部材を除去した微細針の径方向断面図、図４（ｅ）は、充填剤で溝部を充填した微細針の径方向断面図、図４（ｆ）は、閉塞部材で針本体を被覆した微細針の径方向断面図、図４（ｇ）は、閉塞部材に出入口を形成した微細針の径方向断面図、図４（ｈ）は、充填剤を除去した微細針の径方向断面図を示す。 同実施形態に係る微細針の溝部を電解エッチングにより形成する模式図を示す。 同実施形態に係る微細針の溝部の拡大図を示す。 同実施形態に係る微細針の出入口を形成する模式図を示す。 同実施形態に係る微細針の出入口を示し、図８（ａ）は、微細針の先端側に形成された出入口を示し、図８（ｂ）は、微細針の基端側に形成された出入口を示す。 同実施形態に係る微細針を一般的な汎用針の先端に取り付けた平面図を示す。 本発明の第２の実施形態に係る微細針を示し、図１０（ａ）は、微細針の平面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における微細針のＢ−Ｂ断面図を示す。 本発明の第３の実施形態に係る微細針を示し、図１１（ａ）は、微細針の平面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における微細針のＣ−Ｃ断面図を示す。 本発明の第４の実施形態に係る微細針を示し、図１２（ａ）は、微細針の平面図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）における微細針のＤ−Ｄ断面図を示す。 本発明の第５の実施形態に係る微細針を示し、図１３（ａ）は、微細針の平面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）における微細針のＥ−Ｅ断面図を示す。

以下、本発明に係る中空微細針及びその作製方法における第１の実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。なお、本実施形態においては、中空微細針１が、身体から血液を採取する場合について説明する。また、微細針とは、１０μｍから１００μｍの径を有する針をいうものと定義し、本実施形態における中空微細針１も、１０μｍから１００μｍの径を有する。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、中空微細針１は、長尺状に形成され、長手方向に沿って形成された溝部１１１を有する針本体１１と、該針本体１１の周面を被覆することで溝部１１１を閉塞する閉塞部材１２と、溝部１１１と閉塞部材１２とで形成される、針本体１１の長手方向に沿う流体の流通路１３とを備える。

針本体１１は、例えば、１００μｍの径で円柱形状に形成される。針本体１１の長手方向一端側（以下、先端側とする）は、先鋭状に形成される。針本体１１は、例えば、金属、珪素（Ｓｉ）又はポリマーで形成され、身体に安全な材料で形成されるのが好ましい。本実施形態では、針本体１１はタングステンで説明される。なお、針本体１１は、円柱形状に限定されず、方柱形状、扁平方柱形状、楕円柱形状等、種々の形状とすることができる。

溝部１１１は、針本体１１の長手方向他端側（以下、基端側）に形成され、針本体１１の長手方向に沿って周面に形成される。また、溝部１１１は、針本体１１の周面から径内方向（軸方向）に窪む凹形状に形成される。そして、溝部１１１は、閉塞部材１２の内面側で閉塞されることにより、流体である血液を流れさせる流通路１３の一部となる。溝部１１１は、針本体１１の径方向を深さ方向、針本体１１の周方向を幅方向として、例えば、深さ３０μｍ、幅６０μｍ、長さ２ｍｍの寸法で形成される。

閉塞部材１２は、針本体１１の周面全体を被覆する。閉塞部材１２は、例えば、ポリマーで形成され、より具体的には、パリレンで形成される。なお、閉塞部材１２は、パリレン等、低温で等角的にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）蒸着が可能なポリマー又はスプレーコートで等角的な製膜が可能なポリマーで形成されてもよい。

流通路１３は、血液の流路として形成され、針本体１１の先端側から基端側へと血液を流通可能になっている。流通路１３は、針本体１１の長手方向に形成される流路部１３１と、流路部１３１に連通する出入口１３２ａ，１３２ｂとを有する。

流路部１３１は、血液の流路として、溝部１１１と閉塞部材１２とで囲まれた領域として形成される。出入口１３２ａ，１３２ｂは、針本体１１の径方向で、閉塞部材１２を貫通して形成される。出入口１３２ａ，１３２ｂは、２箇所に設けられ、それぞれが溝部１１１の先端側及び基端側に連通する。すなわち、出入口１３２ａ，１３２ｂは、流路部１３１に連通する。例えば、出入口１３２ａ，１３２ｂは、それぞれ５０μｍの径で形成される。本実施形態において、出入口１３２ａは、針本体１１の先端側に設けられ、血液の入口として機能する。また、出入口１３２ｂは、針本体１１の基端側に設けられ、血液の出口として機能する。なお、出入口１３２ａは、楕円に形成されてもよく、その場合、長径１００μｍ、短径５０μｍで形成されてもよい。

本実施形態に係る中空微細針１の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係る中空微細針１の作用について説明する。

中空微細針１の基端側は、図示しないシリンジポンプに取り付けられる。この状態で、中空微細針１は、先鋭状に形成された先端側から身体に差し込まれる。身体から血液を採血する場合、先端側の出入口１３２ａが血管内に位置するまで、中空微細針１は身体に差し込まれる。その後、シリンジポンプを陰圧にすることで、出入口１３２ａは、身体からの血液の流入口として機能する。溝部１１１及び閉塞する閉塞部材１２は、出入口１３２ａ及び出入口１３２ｂを繋ぐ流路部１３１として機能する。出入口１３２ａは、シリンジポンプへの血液の流出口として機能する。これにより、出入口１３２ａ、溝部１１１、閉塞部材１２及び出入口１３２ｂは、採血された血液を、空気に触れさせることなくシリンジポンプ内に流す。

次に、中空微細針１の作製方法について図２から図９を参照して説明する。

＜針本体１１の先鋭化＞
まず、針本体１１の先端側を先鋭化すべく、円柱状の針本体１１を用意する。図２に示すように、円柱状の針本体１１の先端側は、電解液（ＮａＯＨ１０％溶液）２１に浸される。また、針本体１１の基端側は、電源２２のアノードに接続される。電源２２のカソードは、プラチナ板２９に接続され、プラチナ板２９は電解液２１に浸される。図３に示すように、針本体１１の先端側は、電解エッチングにより先鋭化される。

＜溝部１１１の形成＞
図４（ａ）に示すように、先鋭化された針本体１１は、周面全体で被覆部材１４に被覆される。被覆部材１４は、例えば、パリレンであり、５μｍの厚さで針本体１１を被覆する。その後、図４（ｂ）に示すように、針本体１１における溝部１１１の形成位置にある被覆部材１４が除去される。すなわち、被覆部材１４は、針本体１１の長手方向に沿って除去される。被覆部材１４は、エキシマレーザビーム２４を照射することにより除去され、針本体１１の周方向で５μｍの幅で除去される。エキシマレーザビーム２４により被覆部材１４が除去されることで、針本体１１の周面の一部、すなわち、溝部１１１の形成位置が露出する。

図５に示すように、溝部１１１を形成する位置の被覆部材１４が除去された中空微細針１の全体は、電解液（ＮａＯＨ１０％溶液）２１に浸される。そして、中空微細針１は、電源２２のアノードに接続される。電源２２のカソードはプラチナ板２９に接続され、プラチナ板２９は電解液２１に浸される。このようにして、針本体１１の露出部分は、電解エッチングによりエッチングされ、図４（ｃ）に示すように、溝部１１１が形成される。そして、図４（ｄ）に示すように、被覆部材１４であるパリレンが、Ｏ₂アッシングにより除去される。これにより、針本体１１には、図６に示すような溝部１１１が形成された状態になる。

ここで、溝部１１１は、針本体１１の径方向断面で、円弧状に形成される。溝部１１１は、針本体１１の径外方向で周面に近づくにつれて、より狭い幅を有しているのが好ましい。より詳しくは、図４（ｄ）に示すように、溝部１１１は、内部における幅Ｌ１から、針本体１１の周面における幅Ｌ２まで、徐々に狭くなるのが好ましい。これにより、溝部１１１を閉塞する位置の閉塞部材１２の強度に対する要求を緩くすることができ、閉塞部材１２を薄く形成することが可能になる。

なお、溝部１１１の形成において、被覆部材１４を除去する幅、電解エッチングをする時間、電解液２１の温度等が調整されることで、形成される溝部１１１の深さや大きさを変更することが可能である。例えば、より大きな溝部１１１を形成する場合には、被覆部材１４が、より広い幅で除去されてもよい。また、電解エッチングをする時間がより長くされてもよく、電解液２１の温度をより上げてもよい。

＜閉塞部材１２による溝部１１１の閉塞＞
次に、図４（ｅ）に示すように、充填材であるシリコンオイル２５が溝部１１１に充填される。そして、図４（ｆ）に示すように、針本体１１の周面及びシリコンオイル２５が閉塞部材１２によって被覆される。溝部１１１にシリコンオイルが充填されているので、閉塞部材１２は、針本体１１の周面と、シリコンオイル２５の露出面とに沿って形成され、シリコンオイル２５が充填された溝部１１１内部には形成されない。したがって、閉塞部材１２は、図４（ｆ）に示すように、径方向断面で円形状に形成される。

なお、充填材としては、シリコンオイル２５の他に、イオン液体又はパラフィンを利用することができる。ここで、充填材として、パラフィンのような常温で固体のものが使われる場合、閉塞部材１２は、ディップコートで製膜が可能なポリマーであってもよい。パラフィンは、熱を加えることで液化する。
＜流通路１３の形成＞

次に、図４（ｇ）に示すように、閉塞部材１２の溝部１１１に連通する出入口１３２ａ，１３２ｂが形成される。図７、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、出入口１３２ａ，１３２ｂは、溝部１１１の先端側及び基端側で、溝部１１１に連通する位置に形成される。出入口１３２ａ，１３２ｂは、エキシマレーザビーム２４で閉塞部材１２の一部を除去することにより形成される。

図４（ｈ）に示すように、溝部１１１からシリコンオイル２５が除去されることで、中空微細針１に流路部１３１が形成される。シリコンオイル２５は、出入口１３２ａ，１３２ｂを利用して、図示しないシリンジポンプにより吸い出される。又は、シリコンオイル２５は、出入口１３２ａ，１３２ｂを利用してアセトンで置換されることにより、溝部１１１から除去される。これにより、中空微細針１には、出入口１３２ａ，１３２ｂ及び溝部１１１の内面側と閉塞部材１２の内面側で形成された流通路１３が形成される。

＜実施例＞
図９に示すように、一般的な汎用針２６として、２２０μｍの径を有する中空状のナノパス３３を利用した。一般的な汎用針２６の先端から本実施形態に係る中空微細針１の先端部（出入口１３２ａ）が突出した状態で、汎用針２６の先端を接着剤２７で封鎖した。また、出入口１３２ｂを、接着剤２７に封鎖されないように汎用針２６内部に露出させた。そして、汎用針２６の基端を図示しないシリンジポンプに接続した。出入口１３２ａを血液に浸し、図示しないシリンジポンプを陰圧にしたところ、血液をシリンジポンプ内に吸引することに成功した。

以上のように、本実施形態に係る中空微細針１は、長尺状に形成される中空微細針１であって、長手方向に沿って形成された溝部１１１を有する針本体１１と、該針本体１１の周面を被覆することで溝部１１１を閉塞する閉塞部材１２と、溝部１１１と閉塞部材１２とによって形成される、針本体１１の長手方向に沿う流体の流通路１３とを備える。また、本実施形態に係る中空微細針１の作製方法によれば、長尺状に形成される中空微細針１の作製方法であって、針本体１１の長手方向に沿って溝部１１１を形成するステップと、針本体１１の周面を閉塞部材１２で被覆することで溝部１１１を閉塞するステップと、溝部１１１と閉塞部材１２とで針本体１１の長手方向に沿う、流体の流通路１３を形成するステップとを備える。これにより、中空微細針１は、中空状に形成される。針本体１１が皮膚に刺された状態で、血液の流体が、流通路１３を通って採血される。流通路１３は、採血された血液を空気から遮断する。したがって、身体組織に対するダメージを低減できるとともに、空気接触による血液の変質を防止することができる。

また、本実施形態に係る中空微細針１によれば、流通路１３は、流体が出入りする出入口１３２ａ，１３２ｂを有し、出入口１３２ａ，１３２ｂは、閉塞部材１２に２つ設けられる。これにより、流通路１３が出入口１３２ａ，１３２ｂを有し、出入口１３２ａ，１３２ｂが閉塞部材１２に２つ設けられるので、流体は、一方の出入口１３２ａから流通路１３に入り、他方の出入口１３２ｂから流通路１３を出ることができる。

また、本実施形態に係る中空微細針１によれば、針本体１１は、タングステンで形成され、閉塞部材１２は、パリレンで形成される。これにより、針本体１１がタングステンで形成されるので、針本体１１の強度を担保することができる。また、閉塞部材１２がパリレンで形成されるので、針本体１１であるタングステンへの貼付をよくすることができると共に所定の強度を得ることができ、流通路１３を流れる流体の圧力に対して、十分な耐性をもたせることができる。

また、本実施形態に係る中空微細針１によれば、電解エッチングの条件により、溝部１１１の幅を変更することが可能であるので、使用目的に応じた流通路１３を形成することができる。例えば、赤血球を流通させないような流通路１３を形成する場合、１．０μｍの径を有する流通路１３を形成することで、血液成分の一部のみを採血することも可能になる。

また、本実施形態に係る中空微細針１によれば、針本体１１が金属で形成される場合、中空微細針１は、神経電位を検出する器具の一部として利用できる。中空微細針１には、流通路１３が形成されていることから、中空微細針１は、神経電位を検出しながら薬液を投与する器具の一部としても利用できる。

また、本実施形態に係る中空微細針１の作製方法によれば、溝部１１１を閉塞するステップの前に、溝部１１１を充填材で充填するステップをさらに備え、流通路１３を形成するステップは、充填材を除去するステップを有する。これにより、溝部１１１が充填材で充填されるので、閉塞部材１２は、針本体１１の周面と、充填材の内面側とを被覆することになる。その後、流通路１３を形成するステップにおいて、充填材が除去されることで、中空状の流通路１３を形成することができる。これにより、閉塞部材１２で溝部１１１を完全に閉塞することなく、中空状の中空微細針１を得ることができる。

また、本実施形態に係る中空微細針１の作製方法によれば、溝部１１１を形成するステップは、針本体１１を被覆部材１４で被覆するステップと、溝部１１１の形成位置にある被覆部材１４を除去するステップと、針本体１１を電解エッチングによりエッチングするステップとを有する。これにより、溝部１１１の形成位置の被覆部材１４が除去された針本体１１を電解エッチングするので、溝部１１１の幅がより狭い場合であっても、電解液２１を針本体１１に接触させることができる。これにより、幅の狭い溝部１１１を針本体１１に形成することができる。

次に、本発明に係る中空微細針及びその作製方法における第２の実施形態について、図１０を参照して説明する。

本実施形態に係る中空微細針１は、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、第１の実施形態に係る中空微細針１に対して、溝部１１１が針本体１１の先端側まで延伸されている点で相違する。また、閉塞部材１２は、針本体１１の先鋭化された先端側、溝部１１１の先端側の一部及び針本体１１の基端側端面を被覆しない点で相違する。また、溝部１１１の先端側に連通する、出入口１３２ａが、閉塞部材１２に形成されない点で相違する。その他の構成は、第１の実施形態に係る中空微細針１と同様である。

溝部１１１が針本体１１の先端側に延伸され、閉塞部材１２が、溝部１１１の延伸された部分を閉塞しないことにより、溝部１１１の延伸された部分は露出した状態に形成される。これにより、溝部１１１の延伸された部分は、第１の実施形態に係る出入口１３２ａとなる。

本実施形態に係る中空微細針１の作製方法は、充填材として、常温で固体であるパラフィン（ワックス）を利用する点で、第１の実施形態に係る中空微細針１の作製方法と異なる。また、出入口１３２ａを形成する必要がない点で、第１の実施形態に係る中空微細針１の作製方法と異なる。

図４（ｅ）に示す、針本体１１に電解エッチングにより形成された溝部１１１には、充填剤として、第１の実施形態におけるシリコンオイル２５に代えて、常温で固体であるパラフィンが充填される。そして、針本体１１の周面に、ディップコート（塗布）可能なポリマーがディップコートされることで、閉塞部材１２が形成される。その後、中空微細針１に熱を加えることで、パラフィンが液化する。パラフィンは、図示しないシリンジポンプによる吸引、又はアセトンによる置換により除去される。これにより、本実施形態に係る中空状の中空微細針１が形成される。なお、ディップコート可能なポリマーとしては、フッ素ポリマー、塩化ビニル又はフォトレジスト等が考えられる。

以上のように、本実施形態に係る中空微細針１及びその作製方法は、第１の実施形態に比べ、出入口１３２ａを形成する必要がないので、作製工程を少なくすることができ、中空微細針１の作製コストを削減することができる。また、針本体１１のより先端側で溝部１１１の延伸部分が露出し、第１の実施形態における出入口１３２ａと同様の機能を有する。これにより、第１の実施形態に係る中空微細針１に比べ、針本体１１の先端が身体のより浅い位置に刺された状態で、血液の採血及び薬液の投与をすることができる。

次に、本発明に係る中空微細針及びその作製方法における第３の実施形態について、図１１を参照して説明する。

本実施形態に係る中空微細針１は、第２の実施形態に係る中空微細針１に対して、溝部１１１が、針本体１１の基端側端面まで延伸されている点で相違する。また、第２の実施形態に係る中空微細針１に対して、出入口１３２ｂも閉塞部材１２に形成されない点で相違する。出入口１３２ｂは、針本体１１の基端側端面に形成されている溝部１１１を閉塞しないことで形成される。その他の構成は、第２の実施形態に係る中空微細針１と同様である。また、本実施形態に係る中空微細針１の作製方法において、出入口１３２が、閉塞部材１２に形成されず、針本体１１の周方向を閉塞部材１２で閉塞することで形成される点で第２の実施形態に係る中空微細針１と相違する以外は同様である。

以上のように、本実施形態に係る中空微細針１及びその作製方法は、先端側及び出入口１３２ｂを形成する必要がないので、作製工程を少なくすることができ、中空微細針１の作製コストを削減することができる。また、針本体１１のより先端側で溝部１１１の延伸部分が露出し、延伸部分が第１の実施形態に係る出入口１３２ａと同様の機能を有する。これにより、第１の実施形態に係る中空微細針１に比べ、針本体１１の先端が身体のより浅い位置に刺された状態で、血液の採血及び薬液の投与をすることができる。さらには、針本体１１の基端面で溝部１１１が露出するので、周面を完全に覆ったとしても、基端面に露出する溝部１１１を流入口又は流出口とすることができる。

次に、本発明に係る中空微細針及びその作製方法における第４の実施形態について、図１２を参照して説明する。

本実施形態に係る中空微細針１は、第１の実施形態に係る中空微細針１に対して、複数の溝部１１１が形成されている点で相違する。また、それぞれの溝部１１１毎に、出入口１３２ａ，１３２ｂが形成されている点で相違する。その他の構成は、第１の実施形態に係る中空微細針１と同様である。

本実施形態に係る中空微細針１の作製方法は、第１の実施形態に係る溝部１１１の形成を、針本体１１の周面の他の部分にも実施し、針本体１１に形成する溝部１１１を複数とする点で異なる。図４（ｂ）に示す、被覆部材１４の一部を除去する工程において、針本体１１の周面の複数の部分で、被覆部材１４が除去される。そして、図５に示すように、針本体１１が電解エッチングされることで、複数の溝部１１１が針本体１１に形成される。針本体１１の周面が閉塞部材１２で閉塞されることで、複数の溝部１１１は閉塞される。それぞれの溝部１１１に出入口１３２ａ，１３２ｂが形成された後、それぞれの溝部１１１に充填された充填材が除去されることで、それぞれの溝部１１１には、流通部１３１が形成される。その他の構成については、第１の実施形態に係る中空微細針１の作製方法と同様である。

以上のように、本実施形態に係る中空微細針１及びその作製方法は、針本体１１に複数の溝部１１１が形成され、すなわち、複数の流通路１３が形成されるので、複数の流通路１３を同時に利用して、より多くの量の血液又は薬液の採血又は投与をすることができる。また、一つ又は複数の流通路１３を血液の採血に利用し、他の流通路１３を薬液の投与に利用することも可能になる。また、複数の溝部１１１の幅をそれぞれ変更することで、それぞれの流通路１３を使用目的に応じて使い分けることができる。例えば、一方の幅の広い溝部１１１である流通路１３を血液成分全体の採血に利用して、他方の幅の狭い溝部１１１である流通路１３を血液成分の一部の採血に利用することができる。

次に、本発明に係る中空微細針及びその作製方法における第５の実施形態について、図１３を参照して説明する。

本実施形態に係る中空微細針１は、第１の実施形態に係る中空微細針１に対して、溝部１１１の先端側の幅がより狭くなり、溝部１１１の基端側の幅がより広くなっている点で相違する。また、出入口１３２ａが、出入口１３２ｂに比べて、より小さい径を有する点で相違する。その他の構成は、第１の実施形態に係る中空微細針１と同様である。

本実施形態に係る中空微細針１の作製方法は、第１の実施形態に係る溝部１１１の形成において、図４（ｂ）に示す、被覆部材１４の一部を除去する工程において、除去する被覆部材１３の幅を変更する点で異なる。また、図４（ｇ）に示す、第１の実施形態に係る出入口１３２ａ，１３２ｂを形成する工程において、出入口１３２ａと、出入口１３２ｂとで針本体１１の幅に合わせて径を異ならせる点で相違する。その他の構成については、第１の実施形態に係る中空微細針１の作製方法と同様である。

以上のように、本実施形態に係る中空微細針１及びその作製方法は、溝部１１１の基端側の幅が広く、先端側の幅が狭くなっている。また、溝部１１１の出入口１３２ｂの径がより大きく、溝部１１１の出入口１３２ａの径がより小さくなっている。このような形状であっても、出入口１３２ａ、流路部１３１及び出入口１３２ｂに至る経路を空気から遮断できる。また、出入口１３２ａを十分に小さくすることで、血液成分の一部を採血する中空微細針１を作製することができる。また、溝部１１１の幅が先端側から基端側に向かって広くなるので、流路部１３１を流れる流体の流体抵抗が減り、採血の時間を短くすることが期待できる。

なお、本発明に係る中空微細針１及びその作製方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。また、上記した複数の実施形態の構成や方法等を任意に採用して組み合わせてもよく（１つの実施形態に係る構成や方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよく）、さらに、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

例えば、上記実施形態において、中空微細針１は、身体に薬液を投与する機能を有してもよい。身体に薬液を投与する場合、中空微細針１は、血液の採血と同様に、出入口１３２ａが血管内に位置するまで、身体に差し込まれる。図示しないシリンジポンプには薬液が封入されており、シリンジポンプを陽圧にすることで、出入口１３２ｂ、溝部１１１、閉塞部材１２及び出入口１３２ａは、薬液の流通路１３として機能する。すなわち、出入口１３２ｂは、図示しないシリンジポンプからの薬液の流入口として機能する。溝部１１１、及び溝部１１１を閉塞する閉塞部材１２は、出入口１３２ｂ及び出入口１３２ａを繋ぐ流路部１３１として機能する。出入口１３２ａは、身体への薬液の流出口として機能する。これにより、出入口１３２ｂ、流路部１３１及び出入口１３２ａは、投与する薬液を、空気に触れさせることなく血管内に投与する。

また、上記実施形態に係る中空微細針１及びその作製方法において、針本体１１は、金属であれば、例えば、タングステン、チタン、ステンレス、モリブデン、タンタル、プラチナ又は金で形成される。また、針本体１１は、チタン−ニッケル合金等の、身体に安全な合金で形成されるのが好ましい。針本体１１は、ポリマーであれば、例えば、ポリ乳酸、ポリカーボネート、フッ素系の樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂又はポリエチレンテレフタラート等の射出成形等で成形可能な、強度の高い材料であってよい。

針本体１１に珪素を利用する場合、針本体１１は、溶液としてふっ硝酸でエッチングされる。また、プラズマガスであるＳＦ₆、プラズマでないＸｅＦ₂でエッチングされる。針本体１１にポリマーを利用する場合、電解エッチングでは、針本体１１の先端側を先鋭化することができない。そこで、マイクロマシニングで作製した鋳型で、先端側を先鋭化された針本体１１を射出成形してもよい。

また、第１実施形態、第４の実施形態及び第５の実施形態に係る中空微細針１及びその作製方法において、針本体１１の先端部を被覆する閉塞部材１２が除去されることで、針本体１１が露出する構成であってもよい。また、針本体１１の先端部をマスキングした後、閉塞部材１２が形成され、マスキングが除去されてもよい。これにより、針本体１１の先端側が閉塞部材１２により鈍角化することを防止して、針本体１１の先端側の角度をより鋭角に保った中空微細針１を作製することができる。

また、上記実施形態に係る中空微細針１及びその作製方法において、閉塞部材１２は、針本体１１の周方向全体を被覆せずともよく、周方向の一部を被覆するものであってもよい。また、図４（ｄ）に示す溝部１１１は、幅Ｌ１と幅Ｌ２とで同じ幅であってもよい。

また、上記実施形態に係る中空微細針１の作製方法において、溝部１１１の形成位置における被覆部材１４の除去、及び出入口１３２ａ，１３２ｂの形成にエキシマレーザビーム２４を利用したが、ＣＯ₂レーザ、ＹＡＧレーザ、ＨｅＣｄレーザ及びフェムト秒レーザを使用してもよい。また、フォトレジストをスプレーコートして、レーザビーム加工装置やビームを投影できる露光装置でフォトリソグラフにより被覆部材１４を除去してもよい。また、溝部１１１の形成を電解エッチングとせず、溝部１１１は、径が数１０ミクロンメータのエンドミルを利用して、切削加工により形成されてもよい。

また、上記実施形態に係る中空微細針１及びその作製方法において、閉塞部材１２として利用されるパリレンは、５μｍの厚みで形成されるとしたが、閉塞部材１２は、流通路１３を流れる流体の圧力や、シリコンオイル２５から受ける圧力の影響を受けて針本体１１から脱落しない程度まで薄く形成され得る。特に、閉塞部材１２が金属であれば、閉塞部材１２は、ポリマーに比べてより高い硬さを有するので、より薄く形成することができる。また、充填材がシリコンオイル２５である場合、金属である閉塞部材１２は、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）で低温で等角的に堆積され得る。充填材が固体のパラフィンである場合、針本体１１の運動が許容される。これにより、金属である閉塞部材１２は、ＭＯＣＶＤ法の他に、回転試料台に固定された針本体１１に対して、スパッタ法、真空蒸着法により低温で金属が蒸着可能になる。針本体１１が回転されるので等角的な成膜をすることができる。

また、上記実施形態に係る中空微細針１及びその作製方法において、溝部１１１の幅を小さくすることで流通路１３（流路部１３１）の径を小さくし、血液成分の一部を採血するとしたが、溝部１１１の幅を小さくせず、出入口１３２ａ，１３２ｂの径を小さくすることのみで血液成分の一部を採血するようにしてもよい。

また、上記実施形態に係る中空微細針１の作製方法において、針本体１１の先鋭化の後に溝部１１１を形成したが、針本体１１の先鋭化の前に溝部１１１を形成してもよい。また、上記実施形態に係る中空微細針１の作製方法において、図４（ａ）から図４（ｃ）に示す、溝部１１１の形成と、針本体１１の先端側の先鋭化とを同時に実施してもよい。具体的に、図４（ａ）に示す、被覆部材１４による針本体１１の被覆において、針本体１１の先端側以外を被覆部材１４で被覆する。そして、図４（ｂ）に示すように、溝部１１１の形成位置にある被覆部材１４が、エキシマレーザビーム２４により除去される。このような針本体１１が電解液２１で電解エッチングされることで、溝部１１１の形成と、針本体１１の先端側の先鋭化とが同時に実施される。

１…中空微細針、１１…針本体、１２…閉塞部材、１３…流通路、１４…被覆部材、２１…電解液、２２…電源、２４…エキシマレーザビーム、２５…シリコンオイル、２６…汎用針、２７…接着剤、２９…プラチナ板、１１１…溝部、１３１…流路部、１３２ａ，１３２ｂ…出入口

Claims (6)

1. 長尺状に形成される中空微細針であって、長手方向に沿って形成された溝部を有する針本体と、該針本体の周面を被覆することで溝部を閉塞する閉塞部材と、溝部と閉塞部材とによって形成される、針本体の長手方向に沿う流体の流通路とを備え、溝部は、円弧状であり且つ内部における幅から針本体の周面における幅まで徐々に狭くなるように構成されることを特徴とする中空微細針。
2. 流通路は、流体が出入りする出入口を有し、出入口は、閉塞部材に２つ設けられることを特徴とする請求項１に記載の中空微細針。
3. 針本体は、長手方向の先端側が先鋭状であり、且つ該先鋭状の部分よりも基端側の部分が柱状であるとともに、該先鋭状の部分よりも長手方向における基端側に溝部が形成され、該針本体の先鋭状である部分及び柱状である部分のそれぞれの周面全体が閉塞部材によって被覆され、該閉塞部材には、針本体の先鋭状の部分よりも長手方向における基端側で且つ溝部に対応する位置において針本体の径方向で貫通する前記２つの出入口が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の中空微細針。
4. 針本体は、タングステンで形成され、閉塞部材は、パリレンで形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の中空微細針。
5. 長尺状に形成される中空微細針の作製方法であって、針本体の周面全体を被覆部材で被覆するステップと、針本体の長手方向に沿って被覆部材の一部を除去し、針本体の周面の一部を露出させるステップと、露出した針本体の周面の一部に対して、円弧状の溝部であり且つ内部における幅から針本体の周面における幅まで徐々に幅が狭くなる溝部を形成するステップとを備えることを特徴とする中空微細針の作製方法。
6. 針本体に溝部を形成した後に、針本体の長手方向に沿って除去した残りの被覆部材を除去し、針本体の周面全体を露出させるステップと、溝部に充填材を充填するステップと、充填材が充填された針の周面全体を閉塞部材で被覆するステップと、閉塞部材に、溝部に連通する出入口を形成するステップと、溝部に連通する出入口から充填材を除去するステップとを備えることを特徴とする請求項５に記載の中空微細針の作製方法。