JP2011078711A - Microneedle array administration device using magnetic repulsion - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は皮膚表層及び／又は皮膚角質層に修飾効果及び／又は機能効果を与えるためのマイクロニードルアレイを皮膚に投与する装置と投与する方法に関する。 The present invention relates to a device for administering a microneedle array to the skin and a method for administering the same to provide a modifying effect and / or a functional effect to the skin surface layer and / or the skin stratum corneum.
薬物を人の体内に投与する手法として、経口的投与と経皮的投与がよく用いられている。注射は代表的な経皮的投与法である。しかし、注射は医師・看護師のような専門家の手を煩わせねばならず、苦痛を伴い、更にエイズやＢ型肝炎などの感染もあり得る、多くの人にとって歓迎すべからざる手法である。これに対し、最近マイクロニードルアレイを利用した、苦痛を伴わない経皮的投与法が注目されてきた（特許文献１）。 Oral administration and transdermal administration are often used as methods for administering a drug into a human body. Injection is a typical transdermal method of administration. However, injection is an unacceptable technique for many people who must bother the hands of specialists such as doctors and nurses, can be painful, and can also be infected with AIDS or hepatitis B. . On the other hand, a transdermal administration method using a microneedle array without causing pain has recently attracted attention (Patent Document 1).
薬物の経皮的投与のさい皮膚角質層は薬物透過のバリアとして働き、単に皮膚表面に薬物を塗布するだけでは透過性は必ずしも十分ではない。これに対し微小な針、すなわちマイクロニードルを用いて角質層を穿孔することにより、塗布法より薬物投与効率を格段に向上させることができる。このマイクロニードルを基板上に多数集積したものがマイクロニードルアレイである。特に、糖質などの体内で代謝により消失する基材を用いてマイクロニードルを作成すれば、仮にニードルが折れ皮膚内に残存したとしても事故とはならない。そればかりか、糖質中に薬物を含ませておくならば刺入されたマイクロニードルが体内で溶解されることにより、容易に薬物を皮内や皮下に投与することができる（特許文献２）。 During the transdermal administration of a drug, the stratum corneum acts as a barrier for drug permeation, and simply applying the drug to the skin surface does not necessarily provide sufficient permeability. On the other hand, by perforating the stratum corneum using a fine needle, that is, a microneedle, the drug administration efficiency can be significantly improved over the coating method. A microneedle array is a large number of microneedles integrated on a substrate. In particular, if a microneedle is made using a base material that disappears by metabolism in the body, such as carbohydrates, even if the needle breaks and remains in the skin, no accident will occur. In addition, if the drug is contained in the carbohydrate, the inserted microneedle is dissolved in the body, so that the drug can be easily administered intracutaneously or subcutaneously (Patent Document 2). .
しかし一般に皮膚は柔軟であり、マイクロニードルアレイを皮膚に投与するさい、マイクロニードルアレイを指で押さえるだけでは皮膚の強い弾力性に妨げられ、容易にマイクロニードルを皮膚内に刺入することはできない。
弾力性ある皮膚にマイクロニードルアレイを投与するには、マイクロニードルアレイを高速で皮膚にたたきつけることが必要である。この方法として、これまで、ばね（特許文献３）や空気圧（特許文献４）などの利用が提案されてきた。ばねは、引き金までばねを圧縮するのにかなりの力を要し、女性や小児には使用が困難である。空気圧の利用にはポンプが必要で、装置が大型化し、簡便とは言えずまた高価となる。このように従来のマイクロニードルアレイ投与装置は実用上欠陥を有しており、利用者からはより簡便でかつ刺入が確実に実現できる装置が求められていた。However, in general, the skin is soft, and when the microneedle array is applied to the skin, the microneedle array cannot be easily inserted into the skin because it is hindered by the strong elasticity of the skin simply by pressing the microneedle array with a finger. .
In order to administer the microneedle array to elastic skin, it is necessary to strike the microneedle array against the skin at high speed. To date, the use of springs (Patent Document 3), air pressure (Patent Document 4), and the like has been proposed. The spring requires considerable force to compress the spring to the trigger and is difficult to use for women and children. The use of air pressure requires a pump, which increases the size of the apparatus and is not simple and expensive. As described above, the conventional microneedle array administration device has practical defects, and a user has demanded a device that can be more easily and reliably inserted.
本発明が解決しようとする課題は、弾力性ある皮膚に確実にマイクロニードルアレイを投与できる簡便で使いやすい装置と方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a simple and easy-to-use device and method capable of reliably administering a microneedle array to elastic skin.
上記課題を解決するためになされた本発明に係わるマイクロニードルアレイ投与装置は、磁力による反発を利用したことを特徴とする。より詳細には固定部と衝撃体との２つの磁石を必須とし、固定部は永久磁石もしくは電磁誘導による磁石を用い、衝撃体には永久磁石を用いることを特徴とする。 The microneedle array administration device according to the present invention, which has been made to solve the above problems, is characterized by utilizing repulsion due to magnetic force. More specifically, two magnets, that is, a fixed portion and an impact body are essential, and the fixed portion uses a permanent magnet or an electromagnetic induction magnet, and the impact body uses a permanent magnet.
本発明のマイクロニードルアレイを皮膚に投与する装置は、固定部に永久磁石を用いる場合は（１）永久磁石と（２）マイクロニードルアレイの裏面を衝撃してマイクロニードルアレイを皮膚に投与させる衝撃体永久磁石と（３）前２者を定められた位置に固定しまた近接させるためのハウジングと、（４）トリガーとからなることを特徴とする。 In the device for administering the microneedle array of the present invention to the skin, when a permanent magnet is used for the fixed part, (1) the impact of causing the microneedle array to be administered to the skin by impacting the permanent magnet and (2) the back surface of the microneedle array It is characterized by comprising a body permanent magnet, (3) a housing for fixing and bringing the former two in a predetermined position, and (4) a trigger.
固定部、衝撃部に永久磁石を使用する場合は同じ極同士（ＮとＮ極、もしくはＳとＳ極）を近接させ強い反発力を利用するのが好都合である。両磁石面を２ｍｍ以内に近接させた状態でトリガーによりその状態を維持させ、トリガーを外すことにより衝撃部磁石を急速に移動させマイクロニードルアレイを衝撃する。用いる永久磁石は表面磁束密度が４００ｍＴ以上の磁石が望ましい。
また、固定部磁石及び衝撃体磁石はステンレス線などにより接続されていることが望ましい。これにより衝撃体磁石が急速移動してもハウジングを飛び出すことなく止まり、かつ固定部磁石を右方（図参照）に戻すと線に引かれた衝撃部磁石が元に位置に戻り速やかな次回の衝撃操作に移ることができる効果を生じている。When using a permanent magnet for the fixed part and the impact part, it is advantageous to use the strong repulsive force by bringing the same poles (N and N poles or S and S poles) close to each other. The state is maintained by a trigger in a state where both magnet surfaces are close to each other within 2 mm, and the impact part magnet is rapidly moved by removing the trigger to impact the microneedle array. The permanent magnet used is preferably a magnet having a surface magnetic flux density of 400 mT or more.
Moreover, it is desirable that the fixed part magnet and the impact body magnet are connected by a stainless steel wire or the like. As a result, even if the impact magnet moves rapidly, it stops without popping out the housing, and when the fixed magnet is returned to the right (see the figure), the impact magnet drawn on the line returns to the original position and the next time The effect which can be moved to the impact operation is produced.
本発明のマイクロニードルアレイを皮膚に投与する装置は、固定部に電磁誘導磁石を用いる場合は、（１）電流を流すことにより電磁誘導磁石となるコイルと、（２）コイルに電流が流れたときコイル内へ引き込まれるか、又はコイル外へ反発とびだし、マイクロニードルアレイの裏面を衝撃してマイクロニードルアレイを皮膚に投与させる衝撃体永久磁石と、（３）電源と、（４）電源を駆動するスイッチとを有することを特徴とする。
電源を駆動するスイッチをオンにすると、コイルに電流が流れて磁界が発生し、その瞬間に衝撃体に電磁誘導による力が作用し、衝撃体がマイクロニードルアレイを衝撃する。電源としては直流電源若しくはパルス電源を用いることができる。In the device for administering the microneedle array of the present invention to the skin, when an electromagnetic induction magnet is used for the fixed part, (1) a coil that becomes an electromagnetic induction magnet by flowing an electric current, and (2) an electric current flows through the coil Sometimes it is drawn into the coil or repels out of the coil, impacting the back of the microneedle array and applying the microneedle array to the skin, (3) power supply, (4) driving the power supply And a switch to be operated.
When the switch for driving the power supply is turned on, a current flows through the coil to generate a magnetic field. At that moment, a force due to electromagnetic induction acts on the impact body, and the impact body impacts the microneedle array. As the power source, a DC power source or a pulse power source can be used.
衝撃体および固定部磁石に用いる永久磁石としては、アルニコ磁石やネオジウム磁石を好適に用いることができる。ネオジウム磁石はアルニコ磁石より強力な駆動力を得ることができ、より有利である。 As the permanent magnet used for the impact body and the fixed part magnet, an alnico magnet or a neodymium magnet can be suitably used. A neodymium magnet can obtain a stronger driving force than an alnico magnet, and is more advantageous.
衝撃体がマイクロニードルアレイを押し込む押し込み力としては、０．４Ｎ以上１００Ｎ以下の力が適当である。これより力が弱くてはマイクロニードルアレイを皮膚に刺入させることが困難であり、これより強くてはマイクロニードルアレイが破損するおそれがある。 A force of 0.4N or more and 100N or less is appropriate as the pushing force for the impactor to push the microneedle array. If the force is weaker than this, it is difficult to insert the microneedle array into the skin, and if it is stronger than this, the microneedle array may be damaged.
投与の際、マイクロニードルアレイはハウジングの皮膚側に保持しても良いし、あるいは単に皮膚上においておくだけでも良い。両磁石を保持するハウジングの皮膚に面した端面に、両面に粘着剤を塗布された両面テープ、あるいは片面のみに粘着剤を塗布された片面テープを装着することにより、マイクロニードルアレイを好適に保持することができる。また，マイクロニードルアレイを挟み込むようにしても良い。 Upon administration, the microneedle array may be held on the skin side of the housing or simply placed on the skin. The microneedle array can be suitably held by attaching a double-sided tape with adhesive applied to both sides or a single-sided tape with adhesive applied to only one side to the skin facing end of the housing that holds both magnets. can do. Further, the microneedle array may be sandwiched.
磁石の反発力は、動作が迅速確実でかつ装置が簡便軽量である。
本発明の装置又は方法は、装置が小型軽量であるにもかかわらず瞬間的な衝撃力を発生させることができ、女性や小児にも容易に利用できる。これによりマイクロニードルアレイの利用が一層容易かつ便利になると考えられる。The repulsive force of the magnet is quick and reliable, and the apparatus is simple and lightweight.
The apparatus or method of the present invention can generate an instantaneous impact force even though the apparatus is small and light, and can be easily used for women and children. This is considered to make the use of the microneedle array easier and more convenient.
次に、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。 Next, examples of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the examples.
永久磁石２個を使用するマイクロニードルアレイの投与装置の一例を図１に示す。
アルミニウム製のハウジング（３）には、衝撃体ネオジウム磁石及び固定部ネオジウム磁石が内部で移動可能な円筒状空隙（内直径はそれぞれ１１ｍｍ及び２７ｍｍ）を設けた。永久磁石としてネオジウム磁石（衝撃体（７）：直径１０ｍｍｘ長さ３０ｍｍ、固定部（８）：直径２５ｍｍｘ長さ１５ｍｍ：（株）サンギョウサプライ製）を使用した。固定部ネオジウム磁石（８）を空隙の左端に押し付けるための取っ手（４）を設け下端（６）はハウジングに回転可能な状態で止めた。衝撃体ネオジウム磁石（７）は細い空隙の右端に置かれ、左側への移動はトリガー（５）によって妨げられている。両ネオジウム磁石は直径０．５ｍｍ長さ４ｃｍｍのステンレス線によって結ばれている。それぞれの磁石の方向は同じ極が向き合うように設置する。ハウジング（３）の先端部（９）には両面テープを張り、粘着層付保護フィルム（１２）（直径２０ｍｍ、円形）を保持する。保護フィルムの中央部にはマイクロニードルアレイ（１３）（直径１０ｍｍ、円形）がある。An example of a microneedle array administration device using two permanent magnets is shown in FIG.
The aluminum housing (3) was provided with a cylindrical gap (inner diameters of 11 mm and 27 mm, respectively) in which the impactor neodymium magnet and the fixed portion neodymium magnet can move. A neodymium magnet (impact (7):
取っ手（４）をハウジング（３）の柄に近づけるように圧迫すると固定部ネオジウム磁石（８）は空隙左端に移動し衝撃体ネオジウム磁石（７）に対し強い反発力を生じる。この状態でトリガー（５）を引くと、衝撃体ネオジウム磁石（７）の固定が外れ、固定部ネオジウム磁石（８）との反発力のため空隙左端に急速に移動しマイクロニードルアレイ（１３）の裏面を衝撃する。トリガーを引くとき、投与装置の先端部（９）を皮膚から５ｍｍ程度離しておくと，衝撃体ネオジウム磁石（７）の速度、運動量はマイクロニードルを皮膚に刺すに十分なものとなる。このときの衝撃体ネオジウム磁石がマイクロニードルアレイを衝撃する力は約５Ｎと推定される。
この衝撃によりマイクロニードルが人体皮膚内に確実に刺入されることを確認した。When the handle (4) is pressed close to the handle of the housing (3), the fixed portion neodymium magnet (8) moves to the left end of the gap and generates a strong repulsive force against the impact body neodymium magnet (7). When the trigger (5) is pulled in this state, the impactor neodymium magnet (7) is unfixed and moves rapidly to the left end of the gap due to the repulsive force with the fixed part neodymium magnet (8). Impact the back side. When pulling the trigger, if the tip (9) of the administration device is kept about 5 mm away from the skin, the speed and momentum of the impactor neodymium magnet (7) will be sufficient to pierce the skin with the microneedle. The force with which the impact body neodymium magnet impacts the microneedle array at this time is estimated to be about 5N.
It was confirmed that the microneedle was reliably inserted into the human skin by this impact.
永久磁石１個と電磁誘導磁石１個を使用するマイクロニードルアレイの投与装置の一例を図２に示す。
内径１２ｍｍ、長さ６ｃｍのプラスチック芯（１０）上に直径０．５ｍｍの被覆銅線を巻き付けコイル（１１）を作成した。巻き付け後のコイルの厚さは約８ｍｍであった。プラスチック芯の一端（図２の左側）は内径１８ｍｍに広げ、粘着層付保護フィルム（１２）をはめ込んでマイクロニードルアレイ（１３）を確実に保持できる構造とした。このようにすることでマイクロニードルを確実に保持すると共に、衝撃によりマイクロニードルアレイを確実に皮膚に刺入できる。
プラスチック芯は支持部により保持される。支持部には２４Ｖの直流電源（１５）と、直流電源を駆動するためのスイッチ（１６）が設けられている。An example of a microneedle array dosing device using one permanent magnet and one electromagnetic induction magnet is shown in FIG.
A coil (11) was created by winding a coated copper wire having a diameter of 0.5 mm on a plastic core (10) having an inner diameter of 12 mm and a length of 6 cm. The thickness of the coil after winding was about 8 mm. One end of the plastic core (left side in FIG. 2) was widened to an inner diameter of 18 mm, and a protective film (12) with an adhesive layer was fitted into the structure to securely hold the microneedle array (13). In this way, the microneedles can be securely held and the microneedle array can be reliably inserted into the skin by impact.
The plastic core is held by the support portion. The support portion is provided with a 24V DC power supply (15) and a switch (16) for driving the DC power supply.
プラスチック芯（１０）内に円筒形の衝撃体ネオジウム磁石（７）（直径１０ｍｍ×長さ１３ｍｍ：（株）サンギョウサプライ製）を設置した。プラスチック芯の広げられた端にマイクロニードルアレイ（１３）（直径１０ｍｍ、円形、長さ８００μｍのヒアルロン酸製マイクロニードル１２０本付）を保持し、マイクロニードルアレイを皮膚から約５ｍｍ離して皮膚と並行に保持した。スイッチ（１６）をオンにしてコイルに直流電源（１５）から２４Ｖの直流電圧を印加した。電流値は約２Ａであった。コイルは電磁誘導磁石となり、衝撃体ネオジウム磁石（７）は反発により急速に皮膚側に移動し、マイクロニードルアレイ（１３）の裏面を衝撃し、それによりマイクロニードルは皮膚に刺入された。この際の衝撃体ネオジウム磁石がマイクロニードルアレイを衝撃する力は、約２Ｎと推定される。
この衝撃によりマイクロニードルが人体皮膚内に確実に刺入されることを確認した。A cylindrical impactor neodymium magnet (7) (
It was confirmed that the microneedle was reliably inserted into the human skin by this impact.
本発明によるマイクロニードルアレイの投与装置は、医療や美容の分野において広く利用されるものと期待される。 The administration device of the microneedle array according to the present invention is expected to be widely used in the medical and cosmetic fields.
３……ハウジング
４……取っ手
５……トリガー
７……衝撃体磁石
８……固定部磁石
９……マイクロニードルアレイを保持するハウジング先端部
１０……プラスチック芯
１１……プラスチック芯に巻き付けたコイル
１２……マイクロニードル保護テープ
１３……マイクロニードルアレイ
１５……直流電源
１６……スイッチ
１７……皮膚3 ...
Claims (7)
固定部磁石と衝撃体磁石とを有し、固定部磁石と衝撃体磁石との反発力を利用してマイクロニードルを皮膚に刺入するマイクロニードルアレイの投与装置。A device for administering a microneedle array to the skin,
An administration device for a microneedle array, which has a fixed part magnet and an impactor magnet, and inserts the microneedle into the skin using a repulsive force between the fixed part magnet and the impactor magnet.
固定部磁石と衝撃体磁石とを用い、固定部磁石と衝撃体磁石との反発力を利用してマイクロニードルを皮膚に刺入するマイクロニードルアレイの投与方法。A method for administering a microneedle array to the skin, comprising:
The administration method of the microneedle array which inserts a microneedle in skin using a repulsive force of a fixed part magnet and an impact body magnet using a fixed part magnet and an impact body magnet.
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