JP6972409B1 - マイクロニードルの製造方法およびマイクロニードルの製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、本実施形態におけるX軸、Y軸、Z軸は、それぞれが直交する関係にあり、X軸およびY軸は、所定平面内の軸とし、Z軸は、前記所定平面に直交する軸とする。さらに、本実施形態では、Y軸と平行な図1中手前方向から観た場合を基準とし、図を指定することなく方向を示した場合、「上」がZ軸の矢印方向で「下」がその逆方向、「左」がX軸の矢印方向で「右」がその逆方向、「前」がY軸と平行な図1中手前方向で「後」がその逆方向とする。なお、方向を示す矢印を記載していない図1(B)〜(F)は、全て図1(A)と同じ方向から観た図とする。
なお、母材BMは、支持シートBSの一方の面に可塑性材料PMが積層されている。また、本実施形態の支持シートBSは、液体および気体のうち少なくとも一方を透過可能な透過性を有する透過部材としての紙によって構成されている。さらに、可塑性材料PMは、ポリ乳酸(PLA)が主成分とされることで熱可塑性を有し、水WTに浸出する浸出材料としてのポリエチレングリコールPG(図1(D)の拡大図参照)を含有している。本実施形態の可塑性材料PMは、ポリ乳酸とポリエチレングリコールPGとの2つの成分の混合物とされ、それらの割合が重量比で5対5とされたものが採用されている。
先ず、支持シートBSの一方の面に可塑性材料PMが積層された母材BMを用意する母材用意工程を実施する。この母材用意工程では、公知の塗布装置を用いて液状の可塑性材料PMを支持シートBSの一方の面に塗布したり、公知のシート貼付装置を用いてシート状の可塑性材料PMを支持シートBSの一方の面に貼付したりして母材BMを用意することができる。母材BMの用意ができると、図1(A)中実線で示す初期位置に各部材が配置された製造装置EAに対し、当該製造装置EAの使用者(以下、単に「使用者」という)または多関節ロボットやベルトコンベア等の図示しない搬送手段が、同図のように母材供給手段PS上に母材BMを供給した後、使用者が操作パネルやパーソナルコンピュータ等の図示しない操作手段を介して自動運転開始の信号を入力する。すると、材料搬送手段10が多関節ロボット11および図示しない減圧手段を駆動し、保持板12を移動させて保持面12Aを支持シートBSに当接させ、当該保持面12Aで母材BMを吸着保持し、図1(A)中二点鎖線で示すように、母材BMを支持部材22の支持面22A上に載置した後、図示しない減圧手段の駆動を停止して保持板12を初期位置に復帰させる。次いで、押圧手段30が直動モータ31を駆動し、押圧部材32を下降させ、図1(B)に示すように、当該押圧部材32で母材BMを支持面22Aへ向かう方向に押圧し、可塑性材料PMを凹部22B内に充填させる。この際、加熱手段40が加熱機器41を駆動し、可塑性材料PMを加熱して軟化させ、当該可塑性材料PMを凹部22B内に充填させ易くする。その後、位置決め手段50が検知機器51を駆動し、支持シートBSの位置を検出し、この検出結果を基にして位置決め手段50がXYテーブル52および回動モータ53を駆動し、支持シートBSの所定の位置に凹部22B(突起部CV)が配置されるように支持部材22を移動させる。これにより、可塑性材料PMから突起部CVと当該突起部CVを支える土台FDとが形成され、支持シートBSに突起部CVが形成された突起保有体CBが形成される。次に、押圧手段30が直動モータ31を駆動し、押圧部材32を初期位置に復帰させた後、加熱手段40が加熱機器41の駆動を停止する。
支持部材22は、金属、樹脂、シリコーン材、ゴム材、木材、紙、陶器等、何で構成されていてもよいし、凹部22Bの数が1でもよいし複数でもよいし、突起保有体CBを支持部材22から離間させ易くするために、フッ素やシリコーン等の剥離性向上部材が支持面22Aや凹部22Bにコーティングされていたり、塗布されていたり、積層されていたりしてもよい。
検知機器51は、1体でもよいし2体以上でもよいし、押圧部材32の側方から支持面22Aに対する支持シートBSの位置を検知してもよいし、基台21や支持部材22を透明または半透明なもので構成し、それら基台21や支持部材22を透視して支持面22Aに対する支持シートBSの位置を検知してもよいし、押圧部材32に支持されていなくてもよい。
位置決め手段50は、支持面22Aに対する可塑性材料PMの位置決めを行ってもよいし、支持面22Aに対する支持シートBSおよび可塑性材料PMの両方の位置決めを行ってもよいし、本発明の突起保有体の製造装置EAに備わっていてもよいし、備わっていなくてもよい。
可塑性材料PMと浸出材料との割合は、5対5以外に例えば、8対2や1対9等どのような割合であってもよいし、それらの比の基準は、重量比以外に例えば、質量比、体積比、モル比等どのような基準でもよい。
浸出材料は、例えば、塩化ナトリウム、硝酸カリウム、ミョウバン、ポリビニルアルコール等、浸出媒体に浸出するものであればどのようなものでもよい。
母材BMは、支持シートBSおよび可塑性材料PMの他に他のものが積層されていてもよいし、可塑性材料PMの量が凹部22Bの容量と同じ量でもよいし、凹部22Bの容量以上でもよい。
突起部CVの高さは、100nm〜3mmでもよいし、100nm以下でもよいし、3mm以上でもよい。特に所謂マイクロニードルとして使用する場合には、突起部CVの高さは、100μm〜1.5mmとするとよい。
突起部CVの先端は、尖っていてもよいし、尖っていなくてもよいし、丸まっていてもよいし、矢尻形状でもよいし、二股または三股以上に分岐していてもよい。
突起部CVの形状は、円錐、角錐、円柱、角柱、それらを組み合わせた形状でもよい。
前記実施形態において、押圧ローラや押圧ヘッド等の押圧手段や押圧部材といった被押圧物を押圧するものが採用されている場合、上記で例示したものに代えてまたは併用して、ローラ、丸棒、ブレード材、ブラシ状部材の他、大気やガス等の気体の吹き付けによるものを採用してもよいし、押圧するものをゴム、樹脂、スポンジ等の変形可能な部材で構成してもよいし、金属や樹脂等の変形しない部材で構成してもよいし、支持(保持)手段や支持(保持)部材等の被支持部材(被保持部材)を支持(保持)するものが採用されている場合、メカチャックやチャックシリンダ等の把持手段、クーロン力、接着剤(接着シート、接着テープ)、粘着剤(粘着シート、粘着テープ)、磁力、ベルヌーイ吸着、吸引吸着、駆動機器等で被支持部材を支持(保持)する構成を採用してもよい。
10…材料搬送手段
20…材料支持手段
22…支持部材
22A…支持面
22B…凹部
30…押圧手段
40…加熱手段
50…位置決め手段
70…冷却手段
80…浸出手段
BM…母材
BS…支持シート
CB…突起保有体
CV…突起部
PG…ポリエチレングリコール(浸出材料)
PM…可塑性材料
WT…水(浸出媒体)
Claims (6)
- 支持シートに突起部が形成されたマイクロニードルの製造方法であって、
可塑性材料を含んだ母材を搬送する材料搬送工程と、
前記突起部に対応した凹部が形成された支持面を有する支持部材で、前記材料搬送工程によって搬送された前記母材を支持する材料支持工程と、
前記母材を前記支持面へ向かう方向に押圧して前記可塑性材料を前記凹部に充填させ、当該可塑性材料から前記突起部を形成する押圧工程とを実施し、
前記材料搬送工程の前段において、前記支持シートの一方の面に前記可塑性材料が積層された前記母材を用意する母材用意工程を行い、
前記材料搬送工程では、前記可塑性材料を前記支持面に当接させて前記母材を前記支持部材上に載置することを特徴とするマイクロニードルの製造方法。 - 前記支持シートは、液体および気体のうち少なくとも一方を透過可能な透過性を有する透過部材によって構成されていることを特徴とする請求項1に記載のマイクロニードルの製造方法。
- 前記可塑性材料は、熱可塑性を有し、
前記押圧工程の前段または前記押圧工程において、前記可塑性材料を加熱する加熱工程を実施することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のマイクロニードルの製造方法。 - 前記可塑性材料は、浸出媒体に浸出する浸出材料を含有し、
前記押圧工程の後段で前記可塑性材料を前記浸出媒体に浸すことで、前記可塑性材料を多孔質体とする浸出工程を実施することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のマイクロニードルの製造方法。 - 前記押圧工程の後段で、前記可塑性材料を冷却する冷却工程を実施することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れかに記載のマイクロニードルの製造方法。
- 支持シートに突起部が形成されたマイクロニードルの製造装置であって、
可塑性材料を含んだ母材を搬送する材料搬送手段と、
前記突起部に対応した凹部が形成された支持面を有する支持部材で、前記材料搬送手段によって搬送された前記母材を支持する材料支持手段と、
前記母材を前記支持面へ向かう方向に押圧して前記可塑性材料を前記凹部に充填させ、当該可塑性材料から前記突起部を形成する押圧手段とを備え、
前記母材は、前記支持シートの一方の面に前記可塑性材料が積層されており、
前記材料搬送手段は、前記可塑性材料を前記支持面に当接させて前記母材を前記支持部材上に載置することを特徴とするマイクロニードルの製造装置。
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