JP7385352B2 - Inspection method and manufacturing method for fine protrusions - Google Patents
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Description
本発明は、基材表面上に少なくとも1つの微細な突起部が突設された微細突起具の検査方法及び検査装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for inspecting a microprotrusion tool having at least one microprotrusion protruding from the surface of a base material.
近年、医療分野や美容分野等において、マイクロニードルアレイと称される微細突起具が注目されている。この微細突起具は、マイクロニードルと称される微細な針状の多数の突起部をシート状の基材の上に規則的に配列した状態で突設して構成されている。このような微細突起具を皮膚の表面に貼ることによって、痛みを伴うことなく、注射器による薬剤等の投与と同等の効能が得られる。 In recent years, microprotrusions called microneedle arrays have been attracting attention in the medical field, beauty field, and the like. This fine protrusion device is constructed by protruding from a sheet-like base material in a regular array with a large number of fine needle-like protrusions called microneedles. By applying such a microprojection to the surface of the skin, it is possible to obtain the same efficacy as administering a drug or the like using a syringe without causing pain.
ところで、かかる微細突起具は、種々の方法によって製造されるが、製造された微細突起具に対しては、基材上に突設された針状の多数の突起部の形状・寸法精度や、異物の付着、折れ等の欠損、バリの発生の有無等が検査される。その検査方法として、特許文献1には、暗視野照明下で微細突起具の突起部(マイクロニードル)を撮像し、撮像によって得られた画像に基づいて突起部の検査を行う方法が提案されている。具体的には、この検査方法は、突起部が配置された基材表面と平行な方向から照明光を照射し、基材表面と直交する方向から突起部を撮像し、得られた画像を処理して所要の検査を行うものである。
By the way, such fine protrusions are manufactured by various methods, but the precision of the shape and size of the numerous needle-like protrusions protruding from the base material, Inspection is made for the presence of foreign matter, defects such as bends, and occurrence of burrs. As an inspection method,
しかしながら、特許文献1において提案された検査方法では、撮像によって得られる画像のコントラストが不十分であり、高精度な検査を行うことができないという問題がある。
However, the inspection method proposed in
そこで、特許文献2には、微細突起具の突起部が突設された基材表面をシート第1面、その反対側の面(裏面)をシート第2面とした場合に、シート第2面から照射光を斜めに照射することによって、突起部の先端部分が暗く、根元部分が明るい状態を作り出した上で、突起部を撮像する方法が提案されている。この検査方法によれば、微細突起具の突起部を高いコントラストで撮像することができるため、透明または半透明の突起部を高精度に検査することができる。
Therefore, in
しかしながら、特許文献2において提案された検査方法では、微細突起部の突起部先端のみが暗くなるため、該突起部の形状・寸法、異物の付着や折れ等を明瞭に観察することができないという問題がある。また、微細突起具を透過した透過光を撮像するようにしているため、微細突起具が光を透過しない不透明な材料で構成されていたり、微細突起具の裏面に不透明な部材が存在するような場合には、この検査方法を用いることができないという問題もある。
However, in the inspection method proposed in
本発明の課題は、前述した従来技術が有する欠点を解消し得る、微細突起具の検査方法及び検査装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method and apparatus for inspecting fine protrusions, which can eliminate the drawbacks of the prior art described above.
本発明の検査方法は、基材表面上に少なくとも1つの微細な突起部が突設された微細突起具の検査方法であって、
前記基材表面を境として前記突起部が突設された側において前記基材表面に光を前記突起部を境としてこれの一方の側から斜め方向に照射しながら、前記微細突起具からの反射光を他方の側から斜め方向に受光することによって前記基材表面を前記突起部と共に撮像する撮像工程と、
該撮像工程において撮像された画像を処理する画像処理工程と、
該画像処理工程における画像処理の結果に基づいて前記突起部の良否を判定する判定工程と、
を有するものである。
The inspection method of the present invention is a method for inspecting a microprotrusion tool having at least one microprotrusion protrudingly provided on the surface of a base material,
While irradiating light onto the surface of the base material in an oblique direction from one side with the protrusion as a boundary on the side where the protrusion protrudes from the surface of the base material, the light is reflected from the fine protrusion tool. an imaging step of capturing an image of the base material surface together with the protrusion by receiving light in an oblique direction from the other side;
an image processing step of processing the image captured in the imaging step;
a determination step of determining whether the protrusion is good or bad based on the result of image processing in the image processing step;
It has the following.
また、本発明の検査装置は、基材表面上に少なくとも1つの微細な突起部が突設された微細突起具の検査装置であって、
前記基材表面を境として前記突起部が突設された側において前記基材表面に光を前記突起部を境としてこれの一方の側から斜め方向に照射する照明手段と、
該照明手段と同側に対向して配置され、前記微細突起具からの反射光を他方の側から斜め方向に受光することによって前記基材表面を前記突起部と共に撮像する撮像手段と、
該撮像手段によって撮像された画像を処理する画像処理手段と、
該画像処理手段における画像処理の結果に基づいて前記突起部の良否を判定する制御手段と、
を有するものである。
Further, the inspection device of the present invention is an inspection device for a microprotrusion tool having at least one microprotrusion protrudingly provided on the surface of a base material,
illumination means for irradiating light onto the surface of the base material in an oblique direction from one side of the base material surface with the protrusion as a boundary on the side on which the protrusion protrudes;
an imaging device disposed facing the illumination device on the same side as the illumination device, and capturing an image of the base material surface together with the protrusion by receiving reflected light from the microprotrusion in an oblique direction from the other side;
image processing means for processing the image captured by the imaging means;
control means for determining the quality of the protrusion based on the result of image processing in the image processing means;
It has the following.
本発明の微細突起具の検査方法及び検査装置によれば、微細突起具における突起部と突起部以外の部分との差が明瞭な画像が得られ、突起部の形態を高精度に検査することができる。 According to the method and apparatus for inspecting a microprotrusion of the present invention, an image with a clear difference between the protrusion and a portion other than the protrusion in the microprotrusion can be obtained, and the form of the protrusion can be inspected with high precision. Can be done.
[第1実施形態]
以下に本発明の第1実施形態を添付図面に基づいて説明する。
(微細突起具の検査装置)
先ず、本発明の第1実施形態に係る微細突起具の検査装置の構成を図1に基づいて説明する。
図1は本発明の第1実施形態に係る微細突起具の検査装置のシステム構成図であり、図示の検査装置1は、ベルトコンベア10上を図示矢印方向に搬送される複数の微細突起具2のそれぞれに対して検査を順次行うものであって、以下のように構成されている。
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described below based on the accompanying drawings.
(Inspection device for fine protrusions)
First, the configuration of a microprotrusion inspection device according to a first embodiment of the present invention will be described based on FIG. 1.
FIG. 1 is a system configuration diagram of an inspection device for fine protrusions according to a first embodiment of the present invention. The test is performed sequentially on each of the following, and is configured as follows.
すなわち、図1に示す検査装置1は、ベルトコンベア10を間欠的に駆動して検査対象である各微細突起具2を検査領域へとそれぞれ移動させるモータ等の駆動装置3と、検査領域に移動した微細突起具2を位置決めする不図示の位置決め機構と、該位置決め機構によって位置決めされた微細突起具2の上方に配置された照明手段である照明装置4と、撮像手段である検査カメラ(CCDカメラ)5と、該検査カメラ5による撮像によって得られた各微細突起具2の画像を処理する画像処理手段である画像処理装置6と、該画像処理装置6の画像処理によって得られた結果に基づいて各微細突起具2の良否を判定する制御手段としてのコントローラ7を含んで構成されている。
That is, the
ここで、本実施形態における検査対象としての微細突起具2は、医療分野や美容分野において使用されるマイクロニードルアレイと称されるものであるが、その構成の詳細を図2~図4に基づいて以下に説明する。
Here, the
すなわち、図2は微細突起具の斜視図、図3は図2の一部を拡大して示す斜視図、図4は図3のA-A線断面図であり、図示の微細突起具2は、矩形シート状の基材2Aの上面(表面)に複数(図示例では、3×3=9個)の微細な突起部(マイクロニードル)2Bを規則正しく整然と突設して構成されている。なお、この微細突起具2は光を透過させる透光性の透明または半透明の熱可塑性樹脂によって構成されており、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等若しくはこれらを組み合わせたものが用いられる。
That is, FIG. 2 is a perspective view of the fine protrusion, FIG. 3 is a perspective view showing an enlarged part of FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. , a plurality of (in the illustrated example, 3×3=9) minute protrusions (microneedles) 2B are regularly and orderly protruding from the upper surface (surface) of a rectangular sheet-
ところで、微細突起具2の各突起部2Bは、図3及び図4に詳細に示すように、先端(上端)が針状に尖った中空円錐状を成しており、基材2Aの表面から垂直かつ一体に立設されている。そして、この突起部2Bの側面の上部1箇所には、円孔状の開孔部2aが斜めに穿設されている。この開孔部2aは、薬剤等を吐出するためのものであって、図4に示すように、斜め外側方に向かって拡径するテーパ孔として形成されている。薬剤には、肌の状態を改善し得る美容成分を含む美容液等も含まれる。美容成分としては、例えばコラーゲンや各種のビタミン、プラセンタ等が挙げられる。
By the way, as shown in detail in FIGS. 3 and 4, each
以上のように構成された微細突起具2は、後述のように画像処理によって検査されるが、この検査においては、各突起部2Bの形状・寸法、折れなどの欠損、異物の付着や開孔部2aにおけるバリの有無等が検査される。なお、各突起部2Bの形状・寸法の検査においては、各突起部2Bの高さH、先端部の先端径L、開孔部2aの開孔径(直径)dと開孔高さh(図4参照)等が検査される。
The
先端径Lは、任意の方法に算出することができる。先端径Lは、例えば、以下のように求めることができる。まず、突起部2Bの先端部を、図4に示すように拡大観察する。次に、両側辺1a,1bの内の一側辺1aにおける直線部分に沿って仮想直線ILaを想定し、他側辺1bにおける直線部分に沿って仮想直線ILbを想定する。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、突起部2Bの先端径とすることができる。
The tip diameter L can be calculated using any method. The tip diameter L can be determined, for example, as follows. First, the tip of the
ここで、図1に示す検査装置1における照明装置4と検査カメラ5との位置関係を図5に基づいて以下に説明する。
Here, the positional relationship between the
すなわち、図5は照明装置と検査カメラとの位置関係を示す図であり、同図に示すように、照明装置4と検査カメラ5は、微細突起具2の基材2Aの平面を境としてこれの上側(微細突起具2の突起部2Bが突設された側)に相対向して斜めに設置されている。具体的には、照明装置4は、その光が微細突起具2の突起部2Bに向かって斜めに照射されるように斜めに傾けて設置されている。このときの光の微細突起具2(基材2Aの上面)への入射角度(水平面からの角度)を図示のようにθLとすると、この入射角度θLは、後述のように検査カメラ5によって撮像される微細突起具2の画像において、基材2Aの表面と突起部2Bとのコントラスト差(濃淡差)が最大となる角度に設定されている。
That is, FIG. 5 is a diagram showing the positional relationship between the illumination device and the inspection camera, and as shown in the figure, the
ところで、照明装置4と微細突起具2との距離L1は、光の強度が確保できる限り、大きいほど、すなわち、微細突起具2に対してより遠くから光を照射することが好ましい。つまり、微細突起具2に遠くから光を当てた方が光が平行になるため、検査カメラ5によって撮像される微細突起具2の輪郭(エッジ)が明確になる。本実施形態では、照明装置4と微細突起具2との距離L1を100~150mmに設定した。また、第1実施形態では、照明装置4の光源として、短波長の青色光を出射する青色LED(青色発光ダイオード)を用いた。ここで、光源としては、青色LEDに限定されることはなく、赤色LED、白色LEDなどを用いることもできる。また白熱灯、蛍光灯、ナトリウム灯などを用いることもできる。
Incidentally, it is preferable that the distance L1 between the
他方、検査カメラ5は、検査対象である微細突起具2を挟んで照明装置4とは反対側に対向して斜めに設置されている、すなわち、検査カメラ5は、照明装置4から出射して微細突起具2で反射した光を受光することができるよう斜めに傾けて設置されている。このときの検査カメラ5による撮像角度(水平面からの角度)を図示のようにθCとした場合、この撮像角度θCは、小さい方がピントが合い易いために50°以下に設定することが好ましく、45°以下に設定することがより好ましい。撮像角度θCが50°を超えると、微細突起具2の突起部2Bの先端と根元部とにピントが同時に合い難くなる。
On the other hand, the
また、撮像角度θCと光の入射角度θLとの差|θC-θL|は、5°以下、好ましくは3°以下、より好ましくは1°以下に設定される。第1実施形態では、θC=θL=45°に設定した。なお、検査カメラ5と微細突起具2との距離L2は、検査カメラ5のレンズの焦点が微細突起具2の位置に一致する距離(焦点距離)に設定されるが、第1実施形態では、L2=80mmに設定した。
Further, the difference |θ C −θ L | between the imaging angle θ C and the light incident angle θ L is set to 5° or less, preferably 3° or less, and more preferably 1° or less. In the first embodiment, θ C =θ L =45°. Note that the distance L2 between the
(微細突起具の検査方法)
次に、図1に示す検査装置1を用いて実施される本発明に係る検査方法を図6及び図7に基づいて以下に説明する。
(Inspection method for fine protrusions)
Next, an inspection method according to the present invention implemented using the
図6は本発明の第1実施形態に係る微細突起具の検査方法の流れを示すフローチャート、図7は同検査方法の撮像工程において照明装置から出射する光の経路を示す光線図である。 FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the microprojection inspection method according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a ray diagram showing the path of light emitted from the illumination device in the imaging step of the inspection method.
本実施形態に係る検査方法は、
a)微細突起具2を検査領域に移動させてこれを位置決めする位置決め工程と、
b)照明装置4によって微細突起具2に光を斜め方向から照射しながら、該微細突起具2からの反射光を検査カメラ5によって斜め方向から受光することによって微細突起具2を撮像する撮像工程と、
c)上記撮像工程において撮像された画像を処理する画像処理工程と、
d)上記画像処理工程における画像処理の結果に基づいて微細突起具2の良否を判定する判定工程と、
を経て微細突起具2を検査するものであって、その詳細を図6に示すフローチャートに沿って以下に説明する。
The inspection method according to this embodiment is as follows:
a) a positioning step of moving the
b) An imaging step of capturing an image of the
c) an image processing step of processing the image captured in the imaging step;
d) a determination step of determining the quality of the
The
検査が開始されると(ステップS1)、図1に示すようにベルトコンベア10によって図示矢印方向に搬送されている微細突起具2の1つが所定の検査領域に到達したか否かが不図示のセンサによって検知される(ステップS2)。この検知の結果、検査対象である微細突起具2の検査領域への到達が確認されると(ステップS2:Yes)、この信号を受信したコントローラ7は、図1に示す駆動装置3に制御信号を送信してベルトコンベア10を停止させる(ステップS3)。
When the inspection is started (step S1), as shown in FIG. It is detected by a sensor (step S2). As a result of this detection, when it is confirmed that the
すると、検査対象である微細突起具2は、所定の検査領域で停止し、コントローラ7からの制御信号によって不図示の位置決め機構が駆動され、この位置決め機構によって微細突起具2が検査領域の所定位置に正確に位置決めされる(ステップS4)。このように微細突起具2が所定の検査位置に正確に位置決めされると、コントローラ7は、照明装置4と検査カメラ5に対してトリガ信号(撮像要求信号)を発信する(ステップS5)。なお、位置決め機構には、エアシリンダやロボット等が用いられる。
Then, the
上述のようにコントローラ7から照明装置4と検査カメラ5に対してトリガ信号が発信されると、このトリガ信号を受信した照明装置4の光源が起動されて発光するとともに、検査カメラ5も起動されて微細突起具2が該検査カメラ5によって撮像される(ステップS6)。すなわち、照明装置4の光源が発光すると、この光源から出射する光は、微細突起具2に対して入射角度θLで斜めに照射されて該微細突起具2を照明する。この場合、照明装置4から出射する光の一部は、図7にLにて示すように、微細突起具2の基材2Aの表面で反射し、正反射光Lとして検査カメラ5に向かい、該検査カメラ5によって受光される。また、他の光は、図7にL’にて示すように、微細突起具2の突起部2Bで反射・拡散して拡散光L’として検査カメラ5に向うことなく拡散する。
As described above, when a trigger signal is transmitted from the
したがって、検査カメラ5によって撮像された微細突起具2の画像においては、正反射光Lと拡散光L’とのコントラスト差(濃淡差)によって、突起部2Bが暗く、他の部分が明るくなるため、突起部2Bが明瞭に観察される(図7(b)参照)。そして、撮像された画像は、図1に示す画像処理装置6によって画像処理され(ステップS7)、その結果に基づいて先ず突起部2Bの外観が検査される(ステップS8)。この外観検査においては、突起部2Bの折れや異物の付着、開孔部2aの周縁におけるバリの発生の有無等が検出され、その検出結果に基づいて突起部2Bの外観の良否が判定される(ステップS9)。その判定の結果、突起部2Bの外観が良好(つまり、折れや異物の付着がなく、開孔部2aの周縁にバリが発生していない状態)である場合(ステップS9:Yes)には、突起部2Bの輪郭(エッジ)が抽出され(ステップS10)、外観に何らかの問題がある場合(ステップS9:No)には、コントローラ7によって「NG信号」が出力され(ステップS14)、検査結果が出力される(ステップS15)。
Therefore, in the image of the
他方、外観検査に合格した場合(ステップS9:Yes)に実施される突起部2Bの輪郭(エッジ)の抽出(ステップS10)においては、微細突起具2の基材2Aと突起部2Bとのコントラスト差(濃淡差)が256階調(白黒)で定量分析され、その結果によって突起部2Bの輪郭(エッジ)が抽出される。本実施形態では、照明装置4の光源には短波長の青色光を出射する青色LEDを使用したため、理論上、微細突起具2の突起部2Bの輪郭(エッジ)が一層明瞭に抽出される。ここで、微細突起具2の突起部2Bには、開孔部2aが形成されており、この開孔部2aを光が通過するため、前述のように突起部2Bが暗く撮像されても、開孔部2aは明るく白く撮像されるため、この開孔部2aを明瞭に抽出することができる。なお、本実施形態では、検査カメラ5を斜めに傾けて設置したため、奥行き方向(図7の左右方向)に突起部2Bが複数存在する場合(本実施形態では、3列)であっても、これらの突起部2Bを互いに重なることなく確実に撮像してその輪郭(エッジ)を明瞭に抽出することができる。
On the other hand, in the extraction of the contour (edge) of the
上述のように検査カメラ5によって微細突起具2の突起部2Bの輪郭(エッジ)が抽出されると、該突起部2Bの各種寸法が算出される(ステップS11)。具体的には、図4に示すように、突起部2Bの高さH、先端径L、開孔部2aの開孔径(直径)dと開孔高さh等が算出される。例えば、突起部2Bの高さHは、高さ方向の画素数が180pixel、画素分解能が3.8μm/pixel、検査カメラ5の撮像角度θCが45°である場合、次式によって求められる。
When the outline (edge) of the
H=180pixel×3.8μm/pixel×1/cos45°=967μm
微細突起具2の突起部2Bの各種寸法が算出されると(ステップS11)、その算出された各種寸法が良好(OK)であるか否かが判定され(ステップS12)、その判定の結果が良好(OK)である場合(ステップS12:Yes)には、コントローラ7によって「OK信号」が出力され(ステップS13)、その結果が出力される(ステップS15)。他方、判定の結果が不良(NG)である場合(ステップS12:No)には、コントローラ7によって「NG信号」が出力され(ステップS14)、その結果が出力される(ステップS15)。
H=180pixel×3.8μm/pixel×1/cos45°=967μm
When the various dimensions of the
以上の一連の作業によって1つの微細突起具2に対する検査が終了すると、コントローラ7は、図1に示す駆動装置3に制御信号を発信してベルトコンベア10を再起動し(ステップS16)、ステップS2~S15の作業を繰り返し、次の微細突起具2に対する検査を以上と同様の手順によって実施する。
When the inspection of one
以上のように、図1に示す検査装置1を用いて実施される微細突起具2の検査方法においては、検査カメラ5は、照明装置4から出射する光の反射光によって微細突起具2を撮像し、その撮像画像に基づいて微細突起具2の検査を行うようにしたため、微細突起具2が光を透過しない不透明樹脂等で構成されていたり、微細突起具2の底面側に不透明部材が存在しているような場合であっても、微細突起具2を高精度に検査することができるという効果が得られる。なお、第1実施形態では、微細突起具2は、透光性を有する熱化塑性樹脂によって構成されている。
As described above, in the inspection method for the
第1実施形態では、ベルトコンベア10を間欠的に駆動させて微細突起具2の撮像を行っているが、ベルトコンベア10を停止させずに連続的に駆動させて微細突起具2の撮像を行ってもよい。ベルトコンベア10を連続的に駆動させて微細突起具2の撮像を行うことにより、複数の微細突起具2を効率的に検査することができる。
In the first embodiment, the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図8は本発明の第2実施形態に係る微細突起具の検査装置のシステム構成図であり、本図においては、図1に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a system configuration diagram of a microprotrusion inspection device according to the second embodiment of the present invention. In this figure, the same elements as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and the following , a further explanation of them will be omitted.
第2実施形態に係る検査装置1’は、回転位置決め機構20が設けられたステージ21上に微細突起具2がセットされ、この微細突起具2に対して所要の検査が実施される。この場合、ステージ21上には、スカラロボット30によって微細突起具2が順次セットされる。ここで、スカラロボット30は、上下動及び回転可能な複数のチャック31が設けられており、基台32上に製品として載置された複数の微細突起具2の1つがスカラロボット30のチャック31によって把持されてステージ21上にセットされ、このセットされた微細突起具2に対して検査が実施される。なお、回転位置決め機構20は、コントローラ7からの制御信号を受けて駆動される駆動装置3によって動作が制御され、スカラロボット30もコントローラ7からの制御信号を受けて動作する。
In the inspection apparatus 1' according to the second embodiment, a
図8に示す第2実施形態に係る検査装置1’の他の構成は、第1実施形態に係る検査装置1(図1参照)の構成と同じであり、この検査装置1’を用いて実施される微細突起具2に対する検査方法も第1実施形態に係る検査方法と基本的に同じである。
The other configuration of the inspection apparatus 1' according to the second embodiment shown in FIG. 8 is the same as the configuration of the
但し、第2実施形態では、撮像工程において回転位置決め機構20によって微細突起具2を回転させて検査カメラ5によって該微細突起具2を複数回撮像し、画像処理工程において画像処理装置6によって複数の画像を処理し、判定工程においては、画像処理工程において処理された複数の画像若しくはそれらを合成した画像に基づいてコントローラ7が微細突起具2の良否を判定するようにしている。このため、第2実施形態では、微細突起具2を多方向から三次元的に検査することができ、より一層高精度な検査が可能となる。その他、第2実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
However, in the second embodiment, the
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図9は本発明の第3実施形態に係る微細突起具の検査装置のシステム構成を示す図であり、図示の検査装置1の構成は、第1実施形態に係る検査装置1(図1参照)のそれと同じである。したがって、第3実施形態に係る検査装置1についての再度の説明は省略するが、第3実施形態は、検査装置1を微細突起具2の製造ラインに設けられた検査領域に設置し、微細突起具2の製造工程中に該微細突起具2の検査を並行して行うことを特徴としている。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 9 is a diagram showing a system configuration of a microprotrusion inspection device according to the third embodiment of the present invention, and the configuration of the illustrated
ここで、微細突起具2の製造方法を図9及び図10(a)~(e)に基づいて以下に説明する。なお、図10(a)~(e)は微細突起具の製造方法をその工程順に示す断面図である。
Here, a method for manufacturing the
図9に示す微細突起具2の製造ラインにおいては、原材料である熱可塑性樹脂から成るシート状の基材2Aが巻装されたロール40から基材2Aが上下一対のローラ41,42の図示矢印方向の回転によって送り出され、この基材2Aは、水平状態を維持して図示矢印方向に間欠的に送り出される。
In the manufacturing line of the
検査領域(成形領域に同じ)においては、停止した基材2Aの上下面が矩形枠状の押え部材43によって挟持され、該基材2Aの撓み変形が防がれる。また、この検査領域(成形領域)には、基材2Aの下方に成形装置50が配設されており、この成形装置50の水平なステージ51上には、成形されるべき微細突起具2の突起部2Bの外形形状と同じ形状(円錐形状)である針状の複数(図示例では、3×3=9個)の金型52(図10(a)~(d)参照)が整然と立設されている。
In the inspection area (same as the molding area), the upper and lower surfaces of the stopped
そして、微細突起具2の製造に際しては、図10(a)に示すように、不図示の超音波装置によって金型52を超音波振動させる。すると、金型52が超音波振動によって発熱する。次に、図9に示す成形装置50に設けられたアクチュエータ53を駆動してステージ51を上方へと移動させ、図10(b)に示すように、加熱された金型52を基材2Aに下面側から刺入する。この結果、基材2Aには、その上面に複数(図10には1つのみ図示)の中空円錐状の突起部2Bが立設される。
In manufacturing the
上述のように基材2Aの上面に複数(9個)の突起部2Bが立設されると、図10(c)に示すように、超音波装置による金型52の超音波振動が停止され、図1に示すブロワ等の冷却装置60から突起部2Bに冷風が吹き付けられる。すると、加熱状態にある金型52と突起部2Bが冷風によって冷却され、加熱によって軟化状態にあった突起部2Bが固化する。その後、図9に示す成形装置50のアクチュエータ53を駆動してステージ51を下降させることによって図10(d)に示すように金型52を引き抜けば、基材2A上に複数(9個)の突起部2Bが整然と配列された状態で立設される。
When a plurality of (nine)
そして、最後に、図9に示すレーザー装置70を起動し、該レーザー装置70から出射するレーザーを各突起部2Bに斜めから順次照射することによって、図10(e)に示すように、各突起部2Bには開孔部2aが斜めに穿設され、製品としての微細突起具2が製造される。以後、ロール40から基材2Aを間欠的に送り出しながら以上の作業を繰り返すことによって、製品である微細突起具2が連続して製造される。
Finally, the
ところで、本実施形態においては、微細突起具2の製造ラインの検査領域(成形領域)に設置された検査装置1によって、微細突起具2に対する検査が該微細突起具2の製造工程中に並行して行われる。ここで、検査装置1による微細突起具2の検査は第1実施形態と同じ方法によってなされるが、第3実施形態では、レーザー装置70による穿孔作業の前に検査が行われ、この検査によって算出された微細突起具2の各突起部2Bの開孔部2aの位置(穿孔されるべき開孔部2aの位置)がコントローラ7に送信される。
By the way, in this embodiment, the
すると、コントローラ7は、レーザー装置70によるレーザーの照射位置を高精度に制御する。このため、微細突起具2の各突起部2Bには、レーザー装置70から出射されるレーザーによって開孔部2aが正確に穿設され、当該微細突起具2に高い品質が確保される。
Then, the
以上のように、第3実施形態では、微細突起具2に対する検査を該微細突起具2の製造工程中に並行して行うようにしたため、微細突起具2の製造と検査を短時間で効率良く行うことができる。また、微細突起具2に対する検査結果をコントローラ7にフィードバックし、その結果に基づいてコントローラ7がレーザーの照射位置を制御して微細突起具2の各突起部2Bに開孔部2aを高精度に穿孔するようにしたため、製品である微細突起具2の品質が高められるという効果が得られる。その他、第3実施形態においても、第1実施形態と同様の効果が得られることは勿論である。
As described above, in the third embodiment, the inspection of the
なお、以上は本発明を特に透光性を有する透明または半透明の微細突起具の検査に対して適用した形態について説明したが、本発明は、金属等の光を透過しない不透明材料で構成された微細突起具の検査に対しても同様に適用可能である。また、本発明は、医療分野や美容分野以外に用いられる微細突起具に対しても同様に適用可能である。 Although the present invention has been described above in particular to the inspection of transparent or semi-transparent fine protrusions having light-transmitting properties, the present invention also applies to inspections of transparent or semi-transparent microprotrusions having light-transmitting properties. The present invention can be similarly applied to the inspection of minute protrusions. Furthermore, the present invention is similarly applicable to microprotrusions used in fields other than the medical and cosmetic fields.
その他、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。 In addition, the application of the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the technical ideas described in the claims, specification, and drawings. Of course.
1,1’ 検査装置
2 微細突起具
2A 微細突起具の基材
2B 微細突起部の突起部
2a 微細突起具の開孔部
3 駆動装置
4 照明装置(照明手段)
5 検査カメラ(撮像手段)
6 画像処理装置
7 コントローラ(制御手段)
θC 撮像角度
θL 光の入射角度
1, 1'
5 Inspection camera (imaging means)
6
θ C imaging angle θ L incident angle of light
Claims (5)
前記マイクロニードルは、透光性材料によって構成され、該マイクロニードルの側面の一部に開孔部が貫設されており、
前記基材表面を境として前記マイクロニードルが突設された側において、前記基材表面に光を前記マイクロニードルを境としてこれの一方の側から斜め方向に照射しながら、前記微細突起具からの反射光を他方の側から斜め方向に受光することによって前記基材表面を前記マイクロニードルと共に撮像する撮像工程と、
前記撮像工程において撮像された画像を処理する画像処理工程と、
前記画像処理工程における画像処理の結果に基づいて前記マイクロニードルの良否を判定する判定工程と、
を有し、
前記撮像工程では、
前記マイクロニードルを挟んで相対向する位置に配置した照明手段と撮像手段とを用いて撮像し、
前記撮像工程における前記基材表面への、該基材表面に対する光の入射角度θLは、前記微細突起具の基材表面とマイクロニードルとのコントラストの差が最大となる角度に設定し、
前記撮像工程における前記基材表面に対する撮像角度θCは、50°以下に設定し、該撮像角度θCと前記入射角度θ L との差|θC-θL|は、5°以下に設定し、
前記照明手段から照射され前記微細突起具で反射した光のうち、前記基材表面で反射された反射光は前記撮像手段で受光され、前記マイクロニードルで反射された反射光は前記撮像手段に向かうことなく拡散されるようにし、且つ
前記マイクロニードルの側面における前記撮像手段側に位置させた状態の前記開孔部を通った光も前記撮像手段で受光されるようにし、
前記判定工程では、前記開孔部の開孔状態も検査する、微細突起具の検査方法。 A method for inspecting a microprotrusion tool having at least one microneedle protruding from the surface of a base material, the method comprising:
The microneedle is made of a translucent material, and an opening is provided through a part of the side surface of the microneedle ,
On the side of the base material surface on which the microneedles protrude as a boundary, light from the microprotrusion tool is irradiated onto the base material surface in an oblique direction from one side of the base material surface with the microneedles as a boundary. an imaging step of imaging the surface of the base material together with the microneedles by receiving reflected light in an oblique direction from the other side;
an image processing step of processing the image captured in the imaging step;
a determination step of determining the quality of the microneedle based on the result of image processing in the image processing step;
has
In the imaging step,
Imaging using an illumination means and an imaging means arranged opposite to each other with the microneedle in between,
The incident angle θ L of light onto the substrate surface in the imaging step is set to an angle at which the difference in contrast between the substrate surface of the microprotrusion and the microneedle is maximized,
The imaging angle θ C with respect to the substrate surface in the imaging step is set to 50° or less, and the difference |θ C −θ L | between the imaging angle θ C and the incident angle θ L | is set to 5° or less. death,
Of the light emitted from the illumination means and reflected by the microprotrusions , the reflected light reflected by the surface of the base material is received by the imaging means, and the reflected light reflected by the microneedles is directed toward the imaging means. and the light passing through the aperture located on the side of the microneedle on the imaging means side is also received by the imaging means,
In the determination step, the microprotrusion tool inspection method also includes inspecting the open state of the aperture.
前記微細突起具の製造工程中に、請求項1~3の何れか1項に記載の微細突起具の検査方法を並行して行う工程と、
前記微細突起具のマイクロニードルの側部に、貫通孔である開孔部を形成する穿孔工程をと有し、
前記穿孔工程において、請求項1~3の何れか1項に記載の微細突起具の検査方法による前記微細突起具の検査結果に基づいて前記開孔部の穿孔位置を制御する、微細突起具の製造方法。 A method for manufacturing a microprotrusion tool in which at least one microneedle is protruded on the surface of a base material, the method comprising:
A step of performing the fine protrusion inspection method according to any one of claims 1 to 3 in parallel during the manufacturing process of the fine protrusion ,
a drilling step of forming an opening, which is a through hole, on the side of the microneedle of the microprotrusion device ;
In the drilling step, the drilling position of the hole is controlled based on the inspection result of the micro protrusion tool according to the method for inspecting the micro protrusion tool according to any one of claims 1 to 3. Production method.
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