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技術 微細突起具の製造方法及びシートの変形修正装置

出願人 花王株式会社
発明者 片岡智史上野智志新津貴利
出願日 2017年10月19日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2017-202982
公開日 2019年5月23日 (2ヶ月経過) 公開番号 2019-076125
状態 未査定
技術分野 媒体導出入付与装置
主要キーワード 変形修正 巻付方向 冷却程度 保管形態 ベース部品 間欠配置 針状突起 搬送ロール間
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年5月23日)のものです。
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図面 (8)

課題

原料となるシートの変形を修正し、加工精度の高い高品質微細突起具を提供し得る、微細突起具の製造方法及びシートの変形修正装置を提供すること。

解決手段

本発明の微細突起具の製造方法は、原反ロール20Rから巻き出された熱可塑性樹脂製基材シート20に、凸型部11を押し込んで突起部3を形成する突起部形成工程と、これに先立って実施される変形修正工程とを有する。前記変形修正工程は、原反ロール20Rから巻き出された基材シート20に対し、その搬送方向の下流側に張力を加えながら、原反ロール20Rの状態での外面側に加熱ロール102Rを押し当てて前記熱可塑性樹脂ガラス転移点以上に加熱する加熱工程と、その加熱後の基材シート20に、加熱ロール102Rが押し当てられた側とは反対側から冷却ロール103Rを押し当てる冷却工程とを有する。

概要

背景

近年、医療分野美容分野などにおいて、マイクロニードルなどとも呼ばれる微細針状突起を備えた液注入具による薬剤経皮吸収が注目されている。前記液注入具によれば、マイクロニードルを角質層などの皮膚における比較的浅い層に刺入させて体内に薬剤を注入することが可能であり、侵襲的な薬剤の投与手段でありながら通常の注射器に比べて被験者感じる痛みが大幅に低減されるとして注目されている。

前記液注入具に関し、本出願人は先に、微細突起具などの名称で出願をしている(特許文献1及び2)。特許文献1及び2に記載の微細突起具の製造方法は、熱可塑性樹脂製原料シートの一面側から、加熱された凸型部の先端を押し当てて、該原料シートを熱により軟化させながら該凸型部の形状に変形させて突起部を形成する工程を有する。この微細突起具が有する突起部は、高さが数ミリ程度の微細なものであり、このような微細な突起部を基材シート所定パターンで精度よく形成するためには、高い加工精度が要求される。原料シートに関しては、特に使用前において、原料シートがロール状に巻回されて原反ロールとして保管されていた場合に、その保管形態に起因する巻き癖が生じ、前記突起部の形成に支障をきたすおそれがある。

シートの巻き癖を除去する方法に関し、従来種々の提案がなされている。例えば特許文献3には、フロッピーディスクジャケット用シートの枚葉シートに好適な方法として、巻き癖のついた熱可塑性樹脂シートに所定の張力を加えつつ、該シートを該熱可塑性樹脂二次転移温度より20〜40℃低い温度で加熱し、複数のガイドロールを通過させる方法が記載されている。また特許文献4には、プリペイドカード等のカードを製造するために用いる合成樹脂原反カール除去装置として、合成樹脂製原反を供給する供給ロールの下流側に、該供給ロールに近い順に、該原反を加熱する加熱装置と、該供給ロールの巻付方向と逆方向に該原反を張力状態巻付け小径ローラと、該原反を冷却する冷却装置とを具備するものが記載されている。また特許文献5には、ロール状に巻回された高分子シート体の変形を修正する方法として、該高分子シート体を加熱ロールの周面にラップさせる方法が記載され、また、そのラップ角度を制御することで加熱時間などの加熱条件を調整できる旨記載されている。

概要

原料となるシートの変形を修正し、加工精度の高い高品質の微細突起具を提供し得る、微細突起具の製造方法及びシートの変形修正装置を提供すること。本発明の微細突起具の製造方法は、原反ロール20Rから巻き出された熱可塑性樹脂製の基材シート20に、凸型部11を押し込んで突起部3を形成する突起部形成工程と、これに先立って実施される変形修正工程とを有する。前記変形修正工程は、原反ロール20Rから巻き出された基材シート20に対し、その搬送方向の下流側に張力を加えながら、原反ロール20Rの状態での外面側に加熱ロール102Rを押し当てて前記熱可塑性樹脂のガラス転移点以上に加熱する加熱工程と、その加熱後の基材シート20に、加熱ロール102Rが押し当てられた側とは反対側から冷却ロール103Rを押し当てる冷却工程とを有する。

目的

本発明の課題は、原料となるシートの変形を修正し、加工精度の高い高品質の微細突起具を提供し得る、微細突起具の製造方法及びシートの変形修正装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

熱可塑性樹脂製基材シートの一面から突出する中空突起部を有する、微細突起具の製造方法であって、帯状の前記基材シートがロール状に巻回された原反ロールを用い、該原反ロールから巻き出された該基材シートにおける前記突起部の形成予定面とは反対側の面に、凸型部の先端を当接させ、該基材シートにおける該当接部分を熱により軟化させながら、該凸型部を該基材シートに向けて押し込み、該基材シートを該凸型部の形状に変形させて該突起部を形成する突起部形成工程を有し、前記突起部形成工程に先立ち、前記原反ロールから巻き出された前記基材シートの変形を修正する変形修正工程を実施し、前記変形修正工程が、前記原反ロールから巻き出されて搬送されている前記基材シートに対し、その搬送方向の下流側に張力を加えながら、該原反ロールの状態での外面側に加熱ロールを押し当て、該基材シートを前記熱可塑性樹脂ガラス転移点以上に加熱する加熱工程と、該加熱工程を経た該基材シートに、該加熱ロールが押し当てられた側とは反対側から冷却ロールを押し当てる冷却工程とを有する、微細突起具の製造方法。

請求項2

前記原反ロールが、前記基材シートよりも幅方向の長さが長い原料基材シートを該幅方向に切断したものの巻回物である請求項1に記載の微細突起具の製造方法。

請求項3

前記加熱工程において、前記加熱ロールの前記基材シートに対する抱き角度が、0°を超えて168°以下の範囲となるように、該加熱ロールを該基材シートに押し当てる請求項1又は2に記載の微細突起具の製造方法。

請求項4

前記加熱工程における前記基材シートの加熱温度が、80℃未満である請求項1〜3のいずれか1項に記載の微細突起具の製造方法。

請求項5

請求項1〜4のいずれか1項に記載の微細突起具の製造方法における前記変形修正工程の実施に使用可能なシート変形修正装置であって、前記加熱工程で使用されるシート加熱機構と、前記冷却工程で使用されるシート冷却機構とを具備し、前記シート加熱機構は、所定位置に固定された前記加熱ロールと、該加熱ロールの前記基材シートに対する抱き角度を調整する抱き角度調整手段とを具備し、前記シート冷却機構は、所定位置に固定された前記冷却ロールと、該冷却ロールの前記基材シートに対する抱き角度を調整する抱き角度調整手段とを具備し、前記抱き角度調整手段は、前記搬送方向に所定距離を置いて配置され、搬送中の前記基材シートと接触しつつ回転する2個の搬送ロールと、該2個の搬送ロールを回転可能に支持するロール支持具とを具備し、前記シート加熱機構において、前記ロール支持具は、前記2個の搬送ロール間に存する前記基材シートを前記加熱ロールの周面に向けた状態で、該加熱ロールに近づく方向に移動可能であると共に、該近づく方向とは反対方向にも移動可能であり、該ロール支持具が両方向のうちの一方向に移動することで前記抱き角度が増加し、他方向に移動することで該抱き角度が減少するようになされており、前記シート冷却機構において、前記ロール支持具は、前記2個の搬送ロール間に存する前記基材シートを前記冷却ロールの周面に向けた状態で、該冷却ロールに近づく方向に移動可能であると共に、該近づく方向とは反対方向にも移動可能であり、該ロール支持具が両方向のうちの一方向に移動することで前記抱き角度が増加し、他方向に移動することで該抱き角度が減少するようになされているシートの変形修正装置。

技術分野

0001

本発明は、薬剤経皮吸収利用可能な微細突起具の製造方法に関し、詳細には、該微細突起具の製造に用いる原料シート巻き癖等の変形を修正する工程を有し、加工精度の高い微細突起具を提供可能な微細突起具の製造方法、及び工程の実施に使用可能なシート変形修正装置に関する。

背景技術

0002

近年、医療分野美容分野などにおいて、マイクロニードルなどとも呼ばれる微細針状突起を備えた液注入具による薬剤の経皮吸収が注目されている。前記液注入具によれば、マイクロニードルを角質層などの皮膚における比較的浅い層に刺入させて体内に薬剤を注入することが可能であり、侵襲的な薬剤の投与手段でありながら通常の注射器に比べて被験者感じる痛みが大幅に低減されるとして注目されている。

0003

前記液注入具に関し、本出願人は先に、微細突起具などの名称で出願をしている(特許文献1及び2)。特許文献1及び2に記載の微細突起具の製造方法は、熱可塑性樹脂製の原料シートの一面側から、加熱された凸型部の先端を押し当てて、該原料シートを熱により軟化させながら該凸型部の形状に変形させて突起部を形成する工程を有する。この微細突起具が有する突起部は、高さが数ミリ程度の微細なものであり、このような微細な突起部を基材シート所定パターンで精度よく形成するためには、高い加工精度が要求される。原料シートに関しては、特に使用前において、原料シートがロール状に巻回されて原反ロールとして保管されていた場合に、その保管形態に起因する巻き癖が生じ、前記突起部の形成に支障をきたすおそれがある。

0004

シートの巻き癖を除去する方法に関し、従来種々の提案がなされている。例えば特許文献3には、フロッピーディスクジャケット用シートの枚葉シートに好適な方法として、巻き癖のついた熱可塑性樹脂シートに所定の張力を加えつつ、該シートを該熱可塑性樹脂二次転移温度より20〜40℃低い温度で加熱し、複数のガイドロールを通過させる方法が記載されている。また特許文献4には、プリペイドカード等のカードを製造するために用いる合成樹脂原反カール除去装置として、合成樹脂製原反を供給する供給ロールの下流側に、該供給ロールに近い順に、該原反を加熱する加熱装置と、該供給ロールの巻付方向と逆方向に該原反を張力状態巻付け小径ローラと、該原反を冷却する冷却装置とを具備するものが記載されている。また特許文献5には、ロール状に巻回された高分子シート体の変形を修正する方法として、該高分子シート体を加熱ロールの周面にラップさせる方法が記載され、また、そのラップ角度を制御することで加熱時間などの加熱条件を調整できる旨記載されている。

先行技術

0005

特開2017−38781号公報
特開2017−51325号公報
特開平5−305655号公報
特開平6−64145号公報
特開2001−278520号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1及び2に記載の如き微細突起具の製造には、特許文献3〜5に記載されているような通常のプラスチック製品に比べて、より高い加工精度が要求される。微細突起具の製造に用いる原料シートの巻き癖等の変形があっても、加工精度の高い高品質の微細突起具を提供し得る技術は未だ提供されていない。

0007

従って本発明の課題は、原料となるシートの変形を修正し、加工精度の高い高品質の微細突起具を提供し得る、微細突起具の製造方法及びシートの変形修正装置を提供することに関する。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、熱可塑性樹脂製の基材シートの一面から突出する中空の突起部を有する、微細突起具の製造方法であって、帯状の前記基材シートがロール状に巻回された原反ロールを用い、該原反ロールから巻き出された該基材シートにおける前記突起部の形成予定面とは反対側の面に、凸型部の先端を当接させ、該基材シートにおける該当接部分を熱により軟化させながら、該凸型部を該基材シートに向けて押し込み、該基材シートを該凸型部の形状に変形させて該突起部を形成する突起部形成工程を有し、前記突起部形成工程に先立ち、前記原反ロールから巻き出された前記基材シートの変形を修正する変形修正工程を実施し、前記変形修正工程が、前記原反ロールから巻き出されて搬送されている前記基材シートに対し、その搬送方向の下流側に張力を加えながら、該原反ロールの状態での外面側に加熱ロールを押し当て、該基材シートを前記熱可塑性樹脂のガラス転移点以上に加熱する加熱工程と、該加熱工程を経た該基材シートに、該加熱ロールが押し当てられた側とは反対側から冷却ロールを押し当てる冷却工程とを有する、微細突起具の製造方法である。

0009

また本発明は、前記の本発明の微細突起具の製造方法における前記変形修正工程の実施に使用可能なシートの変形修正装置であって、前記加熱工程で使用されるシート加熱機構と、前記冷却工程で使用されるシート冷却機構とを具備し、前記シート加熱機構は、所定位置に固定された前記加熱ロールと、該加熱ロールの前記基材シートに対する抱き角度を調整する抱き角度調整手段とを具備し、前記シート冷却機構は、所定位置に固定された前記冷却ロールと、該冷却ロールの前記基材シートに対する抱き角度を調整する抱き角度調整手段とを具備し、前記抱き角度調整手段は、前記搬送方向に所定距離を置いて配置され、搬送中の前記基材シートと接触しつつ回転する2個の搬送ロールと、該2個の搬送ロールを回転可能に支持するロール支持具とを具備し、前記シート加熱機構において、前記ロール支持具は、前記2個の搬送ロール間に存する前記基材シートを前記加熱ロールの周面に向けた状態で、該加熱ロールに近づく方向に移動可能であると共に、該近づく方向とは反対方向にも移動可能であり、該ロール支持具が両方向のうちの一方向に移動することで前記抱き角度が増加し、他方向に移動することで該抱き角度が減少するようになされており、前記シート冷却機構において、前記ロール支持具は、前記2個の搬送ロール間に存する前記基材シートを前記冷却ロールの周面に向けた状態で、該冷却ロールに近づく方向に移動可能であると共に、該近づく方向とは反対方向にも移動可能であり、該ロール支持具が両方向のうちの一方向に移動することで前記抱き角度が増加し、他方向に移動することで該抱き角度が減少するようになされているシートの変形修正装置である。

発明の効果

0010

本発明によれば、原料となるシートの変形を修正し、加工精度の高い高品質の微細突起具を提供し得る、微細突起具の製造方法及びシートの変形修正装置が提供される。

図面の簡単な説明

0011

図1は、本発明の微細突起具の製造方法によって製造される微細突起具の一実施形態を用いた微細突起ユニットの模式的な斜視図である。
図2は、図1に示す微細突起ユニットの厚さ方向に沿う模式的な断面図である。
図3は、図1に示す微細突起具における突起部の突出方向に沿う模式的な断面図である。
図4は、微細突起具における突起部の先端径測定方法の説明図であり、図4(a)は、該突起部の先端が開口していない場合、図4(b)は該突起部の先端が開口している場合である。
図5は、本発明の微細突起具の製造方法の実施に使用可能な製造装置の一実施形態の全体構成を示す図である。
図6(a)及び図6(b)は、それぞれ、図5に示す製造装置におけるシート加熱機構の概略構成図である。
図7(a)及び図7(b)は、それぞれ、図5に示す製造装置におけるシート冷却機構の概略構成図である。

実施例

0012

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図1及び図2には、本発明の製造方法の製造目的物である微細突起具1を用いた微細突起ユニット10が示されている。微細突起ユニット10は、微細突起具1と、内部に液体保持空間40を有するベース部品4とを含んで構成されている。

0013

微細突起具1は、平面視円形状基底2と、該基底2の片面(上面)から突出する突起部3(マイクロニードル)とを含んで構成されている。本実施形態においては、図1及び図2に示すように、基底2の上面に9個の円錐台状(略円錐状)の突起部3が間欠配置されている。尚、微細突起具1において、基底2の平面視形状並びに突起部3の数、配置パターン及び形状は、図示の形態に制限されない。例えば突起部3の形状は、円柱状、角柱状角錐状、角錐台状等であってもよい。

0014

図3に示すように、突起部3は中空部30を有する。また本実施形態においては、突起部3の先端に開口部31が形成されており、該開口部31を介して中空部30と外部とが連通している。突起部3の先端の開口部31は、例えば、中空部30内の薬剤等の液体を皮膚などに吸収させる際に利用される。尚、突起部3は開口部31を有していなくてもよい。また、基底2の突起部3の形成面(上面)とは反対側の面(下面)における、突起部3に対応する部分は開口しており、中空部30が露出している。

0015

突起部3の突出高さh1(図3参照)は特に制限されず、微細突起具1(微細突起ユニット10)の用途等に応じて適宜調整すれば良いが、いわゆるマイクロニードル(微細突起)と呼ぶにふさわしい微細サイズで、ヒトの角質層から真皮までの深さに刺入可能とする観点から、好ましくは0.01mm以上、さらに好ましくは0.02mm以上、そして、好ましくは10mm以下、さらに好ましくは5mm以下である。
また同様の観点から、突起部3の先端径は、好ましくは0.001mm以上、さらに好ましくは0.005mm以上、そして、好ましくは0.5mm以下、さらに好ましくは0.3mm以下である。突起部3の先端径は、以下のようにして測定する。

0016

<突起部の先端径の測定方法>
突起部3の先端が開口しているか否か(開口部31が存在するか否か)によって測定方法が異なる。
突起部3の先端が開口していない場合には、突起部3の先端部を、走査型電子顕微鏡(SEM)又はマイクロスコープを用いて所定倍率拡大した状態で、例えば、図4(a)に示すSEM画像のように観察する。次に、図4(a)に示すように、両側辺1a,1bのうちの一側辺1aにおける直線部分に沿って仮想直線ILaを延ばし、他側辺1bにおける直線部分に沿って仮想直線ILbを延ばす。そして、先端側にて、一側辺1aが仮想直線ILaから離れる箇所を第1先端点1a1として求め、他側辺1bが仮想直線ILbから離れる箇所を第2先端点1b1として求める。このようにして求めた第1先端点1a1と第2先端点1b1とを結ぶ直線の長さLを、走査型電子顕微鏡(SEM)又はマイクロスコープを用いて測定し、測定した該直線の長さを、当該突起部3の先端径とする。
また、突起部3の先端が開口している場合には、図4(b)に示すように、突起部3の開口部側に先端があると仮定して仮想直線ILa,ILbを引き、その交点を突起部3の頂点とし、前述した図4(a)に示す方法にて先端径を測定する。

0017

ベース部品4は、図1及び図2に示すように、円筒状(平面視円形状)をなし、底部41と、該底部41の周縁から立設する周壁部42とを有し、これらの部材41,42によって液体保持空間40が画成されている。周壁部42の上端には、微細突起具1とベース部品4との接合部5が形成されている。底部41の中央部には、該底部41を厚さ方向に貫通する開口部43が形成されており、該開口部43を介して液体保持空間40と外部とが連通している。開口部43は、例えば、液体保持空間40にシリンジ等を用いて薬剤等の液体を供給する際の供給口として機能する。

0018

図5には、微細突起ユニット10の製造方法の実施に使用可能な製造装置の一実施形態である製造装置100の全体構成が示されている。微細突起ユニット10の製造方法は、熱可塑性樹脂製の基材シート20の一面から突出する中空の突起部3を有する、微細突起具1の製造方法を含む。尚、図5では理解容易の観点から、微細突起具における突起部を実際のものよりも大きく描いている。

0019

微細突起ユニット10の製造方法は、図5に示すように、連続帯状の基材シート20に突起部3を形成し、複数の微細突起具1がそれらの搬送方向に連続した微細突起具連続体1Cを製造する突起部形成工程と、該微細突起具連続体1Cとベース部品4とを接合し、複数の微細突起ユニット10がそれらの搬送方向に連続した微細突起ユニット連続体10Cを製造する接合工程と、該微細突起ユニット連続体10Cを製品単位で切断して微細突起ユニット10を製造する切断工程とを有する。

0020

前記突起部形成工程では、帯状の基材シート20がロール状に巻回された原反ロール20Rを用い、原反ロール20Rから巻き出された基材シート20における、突起部3の形成予定面(上面)とは反対側の面(下面)に、凸型部11の先端を当接させ、該基材シート20における該当接部分を熱により軟化させながら、凸型部11を基材シート20に向けて押し込み、基材シート20を凸型部11の形状に変形させて突起部3を形成する。ここで、基材シート20における凸型部11の先端との当接部分を軟化させる「熱」の供給源は特に制限されず、例えば、ヒーター等の加熱手段による熱でもよく、超音波振動による摩擦熱でもよい。

0021

製造装置100は、前述した工程に対応して図5に示すように、基材シート20の搬送方向MDの上流側から下流側に向かって、前記突起部形成工程を実施する突起部形成部110、前記接合工程を実施する部材接合部120、及び前記カット工程を実施する部材カット部130を具備する。

0022

突起部形成部110で用いる凸型部11は、製造目的物である微細突起具1における突起部3の形状及び配置パターンに対応している。本実施形態においては、凸型部11の先端は先鋭な形状をなし、基材シート20に容易に突き刺さるようになされており、これにより、凸型部11を基材シート20に向けて押し込んで形成された突起部3の先端に、開口部31を形成することが容易になる。また、凸型部11は、加工対象たる基材シート20を加熱する図示しない加熱手段を備えており、凸型部11を基材シート20に当接させてその当接部分を該加熱手段で加熱することで、該当接部分を軟化させることができる。前記加熱手段としては、加熱ヒーター装置等の発熱装置の他、凸型部11を超音波振動させる手段(超音波振動装置)を用いることもできる。また、本実施形態の突起部形成部110においては、加工対象の基材シート20をその両面側から撓み抑制手段111で挟持固定した状態で、凸型部11を基材シート20に向けて押し込む。

0023

前記突起部形成工程において、基材シート20を凸型部11の形状に変形させる際の基材シート20の加熱温度は、基材シート20のガラス転移点(Tg)以上の温度で行うことが好ましく、基材シート20の軟化温度以上の温度で行うことがさらに好ましい。また、当該加熱温度は基材シート20の融点未満であることが好ましい。

0024

尚、前記「基材シートのガラス転移点(Tg)」は、基材シートの構成樹脂のTgを意味し、該構成樹脂が複数種存在する場合においてそれら複数種のTgが互いに異なる場合、基材シートの加熱温度は、少なくともそれら複数のTgのうち最も低いTg以上であることが好ましく、それら複数のTgのうち最も高いTg以上であることがさらに好ましい。また、前記「基材シートの軟化温度」についてもTgと同様であり、即ち、基材シートの構成樹脂が複数種存在する場合においてそれら複数種の軟化温度が互いに異なる場合、基材シートの加熱温度は、少なくともそれら複数の軟化温度のうち最も低い軟化温度以上であることが好ましく、それら複数の軟化温度のうち最も高い軟化温度以上であることがさらに好ましい。また、基材シートが融点の異なる2種以上の樹脂を含んで構成されている場合、基材シートの加熱温度は、それら複数の融点のうち最も低い融点未満であることが好ましい。前記「基材シートのTg」は以下の方法によって測定され、前記「基材シートの軟化温度」は、JIS K-7196:2012「熱可塑性プラスチックフィルム及びシートの熱機械分析による軟化温度試験方法」に従って測定される。

0025

<基材シートのガラス転移点(Tg)の測定方法>
測定器はPerkin Elmer社製の示差走査熱量測定装置(DiamondDSC)を使用する。測定対象の基材シートから試験片10mgを採取し、その試験片を所定条件で加熱する。具体的には試験片について、20℃を5分間等温した後に、20℃から220℃まで、5℃/分の速度で昇温させ、横軸温度、縦軸熱量のDSC曲線を得る。そして、このDSC曲線からガラス転移点Tgを求める。

0026

突起部形成部110にて製造された微細突起具連続体1Cは、図示しない冷却部に搬送され、冷風の吹き付け処理などによって冷却される。この冷却工程により、前記突起部形成工程で軟化状態にあった突起部3が固化する。

0027

続いて図5に示すように、部材接合部120にて、微細突起具連続体1Cとベース部品4とを接合して微細突起ユニット連続体10Cを製造する(接合工程)。具体的には、固定手段112に固定されたベース部品4を、微細突起ユニット連続体10Cにおける突起部3の非形成面(下面)に当接させ、その状態で、該連続体10Cにおける突起部3の形成面に接合部形成手段113を当接させて、該連続体10Cにおける、固定手段112と接合部形成手段113とに挟まれた部分どうしを接合し、接合部5(図2参照)を形成する。斯かる接合方法は特に制限されず、例えば、熱シール、超音波レーザー接着剤等の公知の接合手段を用いることができる。図示の形態では、熱シールによって接合部5を形成している。

0028

続いて図5に示すように、部材カット部130にて、微細突起ユニット連続体10Cを製品単位で切断する(切断工程)。この切断工程により、製造目的物たる微細突起ユニット10が得られる。具体的には、微細突起ユニット連続体10Cをそのベース部品4側から支持手段114で支持し、その状態で、該連続体10Cにおける微細突起具連続体1Cの突起部3の形成面側から該連続体1Cにカット手段115を押し当てて製品単位に切断する。斯かるカット方法は特に制限されず、例えば、打ち抜き刃などの刃を用いた切断、レーザー光照射による溶断等の公知のカット方法を用いることができる。図示の形態では、打ち抜き刃によるカット方法を採用している。

0029

基材シート20は熱可塑性樹脂製である。従って、基材シート20を加工して得られる微細突起具1も熱可塑性樹脂製である。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリ脂肪酸エステルポリカーボネートポリプロピレンポリエチレンポリエステルポリアミドポリアミドイミドポリエーテルエーテルケトンポリエーテルイミドポリスチレンポリエチレンテレフタレート類、ポリ塩化ビニルナイロン樹脂アクリル樹脂等が挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの熱可塑性樹脂の中でも生分解性の観点から、ポリ脂肪酸エステルが好ましく用いられ、具体的には、ポリ乳酸PLA)、ポリグリコール酸、又はこれらの組み合わせ等が挙げられる。基材シート20は、熱可塑性樹脂以外に、ヒアルロン酸コラーゲンでんぷんセルロース等を含んだ混合物で形成されていてもよい。

0030

ベース部品4は、微細突起具1とベース部品4との接合部5を、図示の形態のように融着によって形成する場合には、その融着部たる接合部5の形成のし易さの観点から、基材シート20と同じ種類の熱可塑性樹脂を含んで形成されていることが好ましい。一方、接合部5をホットメルト接着剤等の接着剤を用いて形成する場合には、ベース部品4は基材シート20と異なる素材で形成されていてもよく、例えば、金属製であってもよい。

0031

前述した微細突起ユニット10の製造方法、特に微細突起具1の製造方法において、微細な突起部3が設計通りに精度よく形成された高品質の微細突起具1を製造するためには、微細突起具1の主原料であり、原反ロール20Rから巻き出されて使用される基材シート20に、巻き癖や歪みなどの変形がないことが重要であり、前記突起部形成工程において湾曲カール)してないフラットな基材シート20を用いることが好ましい。

0032

特に、原反ロール20Rが、基材シート20よりも幅方向(基材シート20の長手方向と直交する方向)の長さが長い原料基材シートを該幅方向に切断したものの巻回物である場合、即ち該原料基材シートをいわゆるスリット加工して得られたものである場合、そのスリット加工を経て得られた基材シート20は、スリット加工を経ていないものに比して湾曲や歪みなどが大きく、変形度合いが大きい傾向がある。このような変形度合いの大きな基材シート20を用いて前記突起部形成工程を実施した場合には、複数の突起部3においてそれらの突出高さh1(図3参照)にばらつきが生じるおそれがある。また、カット手段115を用いて微細突起ユニット連続体10Cを製品単位で切断する前記切断工程では、カット手段115の打ち抜き刃を、該連続体10Cにおける微細突起具連続体1C(基材シート20)の表面に押し当てて該連続体1Cを切断するところ、該連続体1Cの変形度合いが大きいと、該打ち抜き刃全体を該連続体1Cに均一に押し当てることが困難となり、製品寸法設計値と異なるおそれがある。

0033

そこで、微細突起ユニット10の製造方法では、前記突起部形成工程に先立ち、原反ロール20Rから巻き出された基材シート20の変形を修正する変形修正工程を実施する。製造装置100は、図5に示すように、この変形修正工程の実施に使用可能なシートの変形修正装置101を具備する。変形修正装置101は、原反ロール20Rと突起部形成部110との間に配置されている。

0034

変形修正装置101は、原反ロール20Rから巻き出された基材シート20を加熱するシート加熱機構102と、加熱された基材シート20を冷却するシート冷却機構103とを具備する。図6にはシート加熱機構102の概略構成、図7にはシート冷却機構103の概略構成がそれぞれ示されている。シート加熱機構102は、所定位置に固定された加熱ロール102Rと、該加熱ロール102Rの基材シート20に対する抱き角度を調整する抱き角度調整手段104とを具備する。また、シート冷却機構103は、所定位置に固定された冷却ロール103Rと、該冷却ロール103Rの基材シート20に対する抱き角度を調整する抱き角度調整手段104とを具備し、加熱ロール102Rに代えて冷却ロール103Rを具備している点以外は、実質的にシート加熱機構102と同様に構成されている。

0035

加熱ロール102Rの内部にはヒーター等の加熱手段が配されており、図示しない制御機構によって該加熱手段が作動することで、該ロール102Rの周面を所望の温度に設定可能になされている。また、冷却ロール103Rの内部には、水、気体などの冷媒が配されている。両ロール102R,103Rは、それぞれ、駆動源に接続され、それ単体軸周りに回転可能な駆動ロールでもよく、単体では軸周りに回転不能な連れ回りロールでもよい。

0036

抱き角度調整手段104は、図5図7に示すように、基材シート20の搬送方向MDに所定距離を置いて配置され、搬送中の基材シート20と接触しつつ回転する2個の搬送ロール105と、該2個の搬送ロール105を回転可能に支持するロール支持具106とを具備する。搬送ロール105は、駆動源に接続され、それ単体で軸周りに回転可能な駆動ロールでもよく、単体では軸周りに回転不能な連れ回りロールでもよい。

0037

ロール支持具106は、図6及び図7に示すように、加熱ロール102R又は冷却ロール103Rとの対向面に、搬送方向MDに離間配置された2個の凸部106aと、両凸部106a間に位置する凹部106bとを有しており、両凸部106aそれぞれの先端部に、搬送ロール105がその軸周りに回転可能に支持されている。基材シート20は、ロール支持具106において、一方の凸部106aの搬送ロール105から、凹部106bを跨いで、他方の凸部106aの搬送ロール105にわたって搬送される。

0038

シート加熱機構102において、抱き角度調整手段104を構成するロール支持具106は、図6に示すように、2個の搬送ロール105間に存する基材シート20を加熱ロール102Rの周面に向けた状態で、該加熱ロール102Rに近づく方向に移動可能であると共に、該近づく方向とは反対方向にも移動可能であり、ロール支持具106が両方向(加熱ロール102Rに近づく方向及びその反対方向)のうちの一方向に移動することで、加熱ロール102Rの基材シート20に対する抱き角度が増加し、他方向に移動することで該抱き角度が減少するようになされている。具体的には図6(a)に示すように、加熱ロール102Rがロール支持具106の凹部106bに収容されずに該凹部106bの開口部に対向配置され、且つ2個の搬送ロール105間を搬送中の基材シート20が該加熱ロール102Rの周面と一点で接している状態から、ロール支持具106が加熱ロール102Rに近づく方向(基材シート20を加熱ロール102Rに押し付ける方向)に移動することで、図6(b)に示すように、加熱ロール102Rの基材シート20に対する抱き角度θ1が増加し、加熱ロール102Rによる基材シート20の加熱時間が増加する。このとき、抱き角度θ1の値が大きい場合には、加熱ロール102Rはロール支持具106の凹部106bに収容される。また、図6(b)に示す状態から、ロール支持具106が加熱ロール102Rから遠ざかる方向(基材シート20を加熱ロール102Rから離す方向)に移動することで、抱き角度θ1が減少し、加熱ロール102Rによる基材シート20の加熱時間が減少する。

0039

シート冷却機構103においても、シート加熱機構102と同様に構成されており、図7に示すように、ロール支持具106は、2個の搬送ロール105間に存する基材シート20を冷却ロール103Rの周面に向けた状態で、該冷却ロール103Rに近づく方向に移動可能であると共に、該近づく方向とは反対方向にも移動可能であり、ロール支持具106が両方向(冷却ロール103Rに近づく方向及びその反対方向)のうちの一方向に移動することで、冷却ロール103Rの基材シート20に対する抱き角度が増加し、他方向に移動することで該抱き角度が減少するようになされている。具体的には図7(a)に示すように、冷却ロール103Rがロール支持具106の凹部106bに収容され、且つ2個の搬送ロール105間を搬送中の基材シート20が該冷却ロール103Rの周面と一点で接している状態から、ロール支持具106が冷却ロール103Rから遠ざかる方向(基材シート20を冷却ロール103Rに押し付ける方向)に移動することで、図7(b)に示すように、冷却ロール103Rの基材シート20に対する抱き角度θ2が増加し、また、図7(b)に示す状態から、ロール支持具106が冷却ロール103Rに近づく方向(基材シート20を冷却ロール103Rから離す方向)に移動することで抱き角度θ2が減少するようになされている。

0040

このように、シート加熱機構102及びシート冷却機構103においては、それぞれ、ロール支持具106の移動方向ないし移動距離によって、加熱ロール102R又は冷却ロール103Rの基材シート20に対する抱き角度θ1,θ2を調整することができ、これにより、基材シート20の加熱程度又は冷却程度を制御することができる。斯かるロール支持具106の移動は、図示しない移動機構によって制御されており、該移動機構は、サーボモーター等の駆動源や該駆動源を制御する制御部等を備えており、この種の移動機構と同様に構成されている。

0041

微細突起ユニット10の製造方法では、前述の如き構成の変形修正装置101を用い、前記突起部形成工程に先立って、原反ロール20Rから巻き出された基材シート20に対して変形修正工程を実施する。

0042

具体的には先ず、図5及び図6に示すように、原反ロール20Rから巻き出されて搬送されている基材シート20に対し、その搬送方向MDの下流側に張力を加えながら、該原反ロール20Rの状態での外面側(原反ロール20Rのロール軸側とは反対側)に加熱ロール102Rを押し当て、該基材シート20を、該基材シート20を形成する熱可塑性樹脂のガラス転移点(Tg)以上に加熱する(加熱工程)。熱可塑性樹脂のTgは前記方法により測定される。

0043

原反ロール20Rから巻き出された基材シート20は、該原反ロール20Rの状態での内面側(原反ロール20Rのロール軸側)に向かって凹に湾曲している場合が多いところ、シート加熱機構102において前記のように、該内面側とは反対側から加熱ロール102Rを押し当て且つ基材シート20を形成する熱可塑性樹脂のTg以上に加熱することにより、基材シート20は熱によって軟化した状態で湾曲方向とは逆方向からの外力を受けることとなり、これにより、基材シート20の湾曲が除去されるなどして、変形が修正される。

0044

前記加熱工程における基材シート20の加熱条件(加熱温度、加熱時間)は、基材シート20の種類、厚み、変形度合い等に応じて決定される。基材シート20の加熱温度(品温)は、加熱ロール102Rの温度によって調整可能であり、加熱時間は、加熱ロール102Rの基材シート20に対する抱き角度θ1(図6(b)参照)によって調整可能である。一般に、抱き角度θ1の値が大きいほど、基材シート20における加熱ロール102Rとの接触面積が大きくなり、基材シート20の加熱時間が長くなるため、基材シート20の軟化が進行し、変形が修正されやすくなる。

0045

例えば、基材シート20を形成する熱可塑性樹脂がポリ乳酸(PLA)であり、且つ基材シート20の厚みが0.01〜1.0mmの場合、抱き角度θ1は、好ましくは0°を超えて168°以下、さらに好ましくは100°以上140°以下である。即ち、シート加熱機構102においては、抱き角度θ1が前記特定範囲となるように、加熱ロール102Rを基材シート20に押し当てることが好ましい。

0046

また、基材シート20の熱物性の観点から、前記加熱工程における基材シート20の加熱温度(品温)は80℃未満とすることが好ましい。基材シート20の加熱温度が高すぎると、基材シート20が熱により、巻き癖や歪みなどを修正するのに必要な変形の度合いを超えて大きく変形するおそれがある。

0047

前記変形修正工程では、前記加熱工程を経た基材シート20、即ち変形が修正された基材シート20に、加熱ロール102Rが押し当てられた側とは反対側(原反ロール20Rのロール軸側)から冷却ロール103Rを押し当てる(冷却工程)。この冷却工程は、前記加熱工程を経て高温状態にある基材シート20を冷却するために実施される。前記冷却工程における基材シート20の冷却条件冷却温度、冷却時間)は、基材シート20の種類、厚み、前記加熱工程での加熱条件等に応じて決定される。基材シート20の冷却温度(品温)は、冷却ロール103Rの温度によって調整可能であり、冷却時間は、冷却ロール103Rの基材シート20に対する抱き角度θ2(図7(b)参照)によって調整可能である。

0048

前記変形修正工程における基材シート20の搬送速度は、特に制限されないが、例えば、基材シート20を形成する熱可塑性樹脂がポリ乳酸(PLA)であり、且つ基材シート20の厚みが0.01〜1.0mmの場合、好ましくは300mm/分以上、さらに好ましくは450mm/分以上、そして、好ましくは1400mm/分以下、さらに好ましくは600mm/分以下である。

0049

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に制限されず、適宜変更可能である。例えば前記実施形態において、シート加熱機構102では、ロール支持具106が加熱ロール102Rに近づく方向に移動することで、抱き角度θ1が増加し、該近づく方向とは反対方向に移動することで抱き角度θ1が減少するようになされ、また、シート冷却機構103では、ロール支持具106が冷却ロール103Rから遠ざかる方向に移動することで、抱き角度θ2が増加し、該遠ざかる方向とは反対方向に移動することで抱き角度θ2が減少するようになされていたが、シート加熱機構102とシート冷却機構103とで、ロール支持具106の移動方向と抱き角度θ1,θ2の増減との関係が前記実施形態とは逆であってもよく、また、両機構102,103共に斯かる関係が同じであってもよい。

0050

10微細突起ユニット
1 微細突起具
2基底
3突起部
30中空部
31 開口部
4ベース部品
5接合部
11凸型部
20基材シート
20R原反ロール
100製造装置
101シートの変形修正装置
102 シート加熱機構
102R加熱ロール
103シート冷却機構
103R冷却ロール
104 抱き角度調整手段
105搬送ロール
106ロール支持具
110 突起部形成部
120 部材接合部
130 部材カット部

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