(57)【要約】【課題】本発明の目的は、透明塗布液に検出剤を添加せずに塗布具合を検査するシステムおよび方法を提供することにある。【解決手段】本発明の検査システム１０は、基材１２および塗布液１４から放射される赤外線を検知し、赤外線を基材１２および塗布液１４の表面温度に変換して画像を生成する赤外線サーモグラフ１６と、その画像から塗布液１４が基材１２の所定位置に所定形状で塗布されているか否かを判断する判断手段１８とを含む。塗布液１４には何ら検出剤は添加しないで塗布液１４の検査をおこなう。【選択図】図１
2008224464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に対して塗布された可視光に対して透明の塗布液の塗布具合を検査するために、
前記塗布液が基材に塗布されてから乾燥されるまでの間に、基材および塗布液から放射される赤外線を検知し、該赤外線の基材および塗布液の放射率の違いを利用して基材と塗布液とが区別できる画像を生成する赤外線サーモグラフと、
前記画像から塗布液が基材の所定位置に所定形状で塗布されているか否かを判断する手段と、
を含む検査システム。
【請求項２】
前記基材の複数箇所に同じ形状に可視光に対して透明の塗布液が塗布され、前記塗布液の乾燥途中に赤外線サーモグラフで生成された画像から、少なくとも２カ所に塗布された塗布液の部分の画像の違いを比較し、該比較から塗布液の塗布量の違いを判断する手段を含む請求項１の検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明の塗布液を塗布した後にその塗布具合を検査するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１をはじめとして種々のバイオセンサが開示されている。例えば図８にバイオセンサー５０の一部を示す。ＰＥＴ樹脂２６の上に２本の白金導体線２８が積層されている。酵素を含む塗布液１４が２本の導体線２８の上にディスペンサにより塗布され、膜が形成されている。酵素と血液などが反応することによって２本の導体線２８が導通し、血糖値などを検査することができる。この酵素の膜が所定の位置に形成されていないと検査ができなかったり不正確になったりする。特にディスペンサ内で酵素が沈殿したり目づまりしたりすると正確に塗布液１４を塗布できなくなる。したがって、塗布液１４が所定の位置に所定の形状・膜厚で塗布されているか否かを検査する必要がある。
【０００３】
塗布液１４が可視光に対して透明の場合があり、塗布液１４の塗布具合の検査が目視や通常の画像処理では難しい。透明の塗布液１４の塗布具合を検査する方法として、（１）透明塗布液１４に色素を混ぜて着色し、その塗布液１４の塗布具合をＣＣＤカメラにて撮像し、画像処理装置で処理・判断する方法、（２）透明塗布液１４に蛍光作用、燐光作用を持つ物質を混ぜて、その塗布部に蛍光作用、燐光作用を発生させる特定波長域の光を当て、蛍光現象、燐光現象をＣＣＤカメラにて撮像し、画像処理装置で処理・判断する方法、（３）透明塗布液１４に紫外線吸収作用、赤外線吸収作用を持つ物質を混ぜて、その塗布部に光吸収作用を発生させる特定波長域の光を当て、光吸収現象をその波長域に感度を有する撮像器にて撮像し画像処理装置で処理・判断する方法など、検出剤を混ぜて検査する方法が考えられている。
【０００４】
しかし、酵素を有する透明塗布液１４に検出剤を添加した場合、酵素本来の機能を阻害するおそれがある。検出剤を添加せずに塗布液１４の塗布具合を検査するシステムや方法が求められている。
【０００５】
なお、特許文献２では透明材料膜に染料が添加されているが、電子部品への適用である。バイオセンサにおいては上記のように酵素の機能を阻害するおそれがあるので、特許文献２の方法をバイオセンサに適用することはできない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−４３１２２号公報
【特許文献２】特開２００５−３１５７０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の目的は、透明塗布液に検出剤を添加せずに塗布具合を検査するシステムおよび方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の透明塗布膜の検査システムは、基材に対して塗布された可視光に対して透明の塗布液の塗布具合を検査するために、前記塗布液が基材に塗布されてから乾燥されるまでの間に、基材および塗布液から放射される赤外線を検知し、該赤外線の基材および塗布液の放射率の違いを利用して基材と塗布液とが区別できる画像を生成する赤外線サーモグラフと、前記画像から塗布液が基材の所定位置に所定形状で塗布されているか否かを判断する手段と、を含む。
【０００９】
赤外線サーモグラフが、塗布液を基材に塗布してから乾燥されるまでの間に基材と塗布液の赤外線による画像を生成する。基材と塗布液とがほぼ同じ温度であっても、基材は赤外線の放射率が低いために表面温度が実際の温度よりも低くなる。塗布液は赤外線の放射率が高いために表面温度が実際の温度に近く表される。したがって、判断する手段は、画像において基材と塗布液とを明確に分離することができ、塗布液が基材の所定位置に所定形状で塗布されていることが判断できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の検査システムは、塗布液に何も検出剤を添加せずに、塗布液が基材の所定位置に所定形状で塗布されていることを判断できる。したがって、塗布液の当初の機能を損なうおそれが無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の透明塗布液の塗布具合の検査システムについて図面を使用して説明する。検査システムは、透明塗布液に対して検出剤を添加せずに検査をおこなうものである。
【００１２】
図１に示す本発明の検査システム１０は、基材１２および塗布液１４から放射される赤外線を検知し、赤外線を基材１２および塗布液１４の表面温度に変換して画像を生成する赤外線サーモグラフ１６と、その画像から塗布液１４が基材１２の所定位置に所定形状で塗布されているか否かを判断する判断手段１８とを含む。
【００１３】
基材１２への塗布液１４の塗布はディスペンサーロボット２０によっておこなわれる。基材１２が台座２２の上に置かれ、ディスペンサー２４に入れられた塗布液１４が基材１２に塗布される。基材１２に対する塗布液１４の塗布位置の位置決めは、台座２２、ディスペンサー２４、またはその両方が移動することによっておこなう。基材１２にアライメントマークを設け、ＣＣＤカメラで基材１２を撮影して、画像処理によって基材１２と塗布位置の位置決めをおこなっても良い。
【００１４】
基材１２は図２に示すように、平面状の部材２６の上に、複数の導体線２８が平行に積層されたものである。平面状の部材２６は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂からなる電気絶縁性の部材である。導体線２８は白金の薄膜で形成されている。導体線２８は２本で１組となるようになっており、例えば導体線２８の幅は約１ｍｍであり、間隔は約０．５ｍｍである。ディスペンサー２４によって導体線２８の上の所定位置に塗布液１４が塗布される。例えば、図３のように、２本の導体線２８の同じ位置に同じ形状で塗布される。バイオセンサーで使用するために、塗布液１４の乾燥後に所定形状に切り抜かれる。
【００１５】
赤外線サーモグラフ１６は、物体から放射される赤外線を検知し、その赤外線を物体の表面温度に変換して画像生成するものである。物体の表面温度がＴ（Ｋ）、赤外線の放射率がεであると、物体から放射される赤外線の熱エネルギーは、Ｅ＝εσＴ４（Ｗ／ｍ２）となる。このときσは定数である。赤外線サーモグラフ１６はこの赤外線の熱エネルギーを検知して、物体の表面温度に変換して画像を生成する。
【００１６】
表面温度への変換は、表面温度と赤外線熱エネルギーの関係を示したテーブルを用意しておき、テーブル変換によって表面温度に変換する。また、赤外線熱エネルギーから表面温度への変換をおこなう近似式を用いても良い。これらは、ソフト、回路、またはその両方で実現する。
【００１７】
全ての物体は、赤外線の反射率（ρ）と放射率（ε）の和は１となる。金属や樹脂などで表面が乾燥した鏡面状（または滑らか）になっていると赤外線の反射率が高くなってしまい、放射率が下がってしまう。このためその物体から放射される赤外線の熱エネルギーも下がることとなり、熱エネルギーを表面温度に変換しても、実際よりも低くなり、場合によっては０かあるいはそれに近くなってしまう。液体（水分）の放射率は１に近いため、液体の表面温度は実際の温度に近く変換することができる。本発明で使用する基材１２はＰＥＴ樹脂２６と白金２８で構成されており、赤外線の反射率が放射率よりも高いものである。例えば、赤外線の反射率は約０．９である。また、塗布液１４は乾燥するにしたがって水分が無くなるため、放射率が下がってしまう。さらに、バイオセンサーであれば塗布液１４の厚みが一定になるため表面が滑らかになり、乾燥すると、約０．９あった放射率が約０．１に減少してしまう。したがって、赤外線サーモグラフ１６は、塗布液１４が塗布されてから乾燥する前に、基材１２と塗布液１４との画像を生成する。塗布した直後であれば、塗布液１４の放射率は高く、実際の表面温度に近く変換できる。画像は、表面温度が低い基材１２の中に表面温度が実際に近い塗布液１４があることとなる。
【００１８】
図３では所定位置に正確に塗布液１４が塗布されており、基材１２に対して塗布液１４の位置がわかるようになっている。塗布液１４の量が多くて２カ所の塗布液１４が繋がってしまうと図４のようになる。ディスペンサー２４に酵素が沈殿して塗布液１４の出方が不足したり、台座２２やディスペンサー２４の動きが正常でなくなると図５のように正確な位置に塗布できなくなる。また、塗布液１４が乾燥してから赤外線サーモグラフ１６で画像を生成しても、塗布液１４の赤外線の放射率が下がり、図６のように基材１２との表面温度が同じになってしまう。そのため基材１２と塗布液１４との区別がしにくくなり、後述する判断手段１８の判断ができなくなる。なお、基材１２のＰＥＴ樹脂２６と導体線２８は放射率が０またはそれに近いため、あまり区別がつかなくなる。
【００１９】
検査システム１０に含まれる赤外線サーモグラフ１６は、図１のようにディスペンサーロボット２０に取り付けられても良いし、独立した装置であっても良い。基材１２がラインで流されるのであれば、その途中に赤外線サーモグラフ１６を設置しても良い。
【００２０】
判断手段１８は、生成された画像から塗布液１４が基材１２の所定位置に所定形状で塗布されているか否かを判断するものである。例えば、所定形状であるか否かの判断は、画像のエッジ検出をおこなって塗布液１４の形状を抽出し、抽出された形状と所定形状とのパターンマッチングおこない、形状が一致すれば所定形状であると判断する。また、所定位置の判断は、画像に基準点を設けておき、抽出された形状と基準点との縦と横の距離を算出し、距離が予め決定された所定の距離であれば所定位置であると判断する。なお、基材１２にアライメントマークを設けて基材１２と塗布位置の位置決めをおこなうのであれば、そのアライメントマークを上記の基準点としても良い。上記の所定位置や所定形状はメモリなどの記憶素子に記憶しておく。
【００２１】
判断手段１８がおこなう画像処理の方法について一例を示したが、塗布液１４の位置や形状を判断できるのであれば、上記の画像処理の方法に限定されることはない。また、塗布液１４の位置や形状を判断するにあたって一定の閾値を設けておき、閾値の範囲内に入れば位置や形状が正確であると判断するようにしても良い。
【００２２】
本発明のシステム１０は、図３に示すように、塗布液１４と基材１２の画像が、見かけ上の表面温度の差により明瞭に区別できるので、塗布液１４の形状や位置を検査することができる。
【００２３】
判断手段１８によって得られた結果は、判断手段１８に接続されたモニター３０に表示しても良い。モニター３０には画像も一緒に表示する。また、塗布液１４が所定形状や所定位置でないと判断した場合、警報装置３２が作動して監視者がディスペンサーロボット２２を停止させるようにしても良いし、自動的にディスペンサーロボット２２が停止するようにしても良い。上記の所定位置などを変更したり判断手段１８を制御したりするためのキーボードなどの入力機器３４を取り付けておいても良い。
【００２４】
以上のように、本発明は、基材１２は赤外線の放射率が低く、塗布液１４は乾燥するまでは赤外線の放射率が高いことを利用している。このことを利用すると、酵素の添加された透明塗布液１４に対して検出剤を添加することなく、塗布された塗布液１４の位置と形状を検出することができる。酵素の機能を阻害することもない。
【００２５】
以上、本発明の実施形態を上述したが本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、塗布液１４の位置や形状以外にも塗布量を検査するようにしても良い。図２に示すように、複数の導体線２８がＰＥＴ樹脂２６の上に積層されており、各導体線２８に塗布液１４が塗布される。すなわち、１つの基材１２の複数箇所に同じ形状に透明の塗布液１４が塗布される。この塗布液１４が複数箇所に塗布されることを利用する。塗布量を検査するために、検査システム１０が、塗布液１４の乾燥途中に赤外線サーモグラフ１６の赤外線画像から、少なくとも２カ所に塗布された塗布液１４の見かけ上の表面温度の違いを比較し、比較から塗布液１４の乾燥速度の違いを判断し、その判断から塗布量の違いを判断する手段とを含むようにする。
【００２６】
比較は、上記した画像処理によって抽出された塗布形状を利用して、この塗布形状内の見かけの表面温度を比較するものである。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、左側の塗布液１４Ｌの方が塗布量が多くなっており、乾燥が遅れているので、基材１２と塗布液１４Ｌとの判別が容易である。右側の塗布液１４Ｒは塗布量が少ないために乾燥してしまい、基材１２との表面温度差が小さくなっている。ある１点について比較をおこなっても良いし、抽出された形状全体について比較をおこなっても良い。
【００２７】
塗布量にバラツキがあれば乾燥する速度にバラツキを生じ、塗布された塗布液１４に含まれる水分量も異なるようになる。したがって、赤外線の放射率が変化し、少なくとも２カ所に塗布された塗布液１４の表面温度を比較することにより塗布量のバラツキがわかる。バイオセンサーであれば、塗布量の違いによって正確な測定ができなくなるので、塗布量の違いが規格外であると判断すれば、モニター３０に表示したり、警報装置３２を作動するようにする。
【００２８】
ディスペンサーロボット２０や検査システム１０のある部屋が一定温度で一定湿度であれば、基材１２に塗布液１４を塗布してから乾燥するまでの時間は同じになる。したがって、塗布してから乾燥するまでの間のある時間の表面温度は一定になる。そのことを利用して塗布量を検査するようにしても良い。すなわち、塗布液１４を塗布してから乾燥するまでの所定時間において、赤外線サーモグラフ１６で生成された画像から塗布液１４を抽出後、その抽出された塗布液１４の表面温度をチェックする手段を設ける。また、そのときの塗布液１４の形状に対してパターンマッチングをおこない、所定形状であるか否かを判断する手段を設けても良い。塗布液１４の厚みが一定でないと、乾燥する速度が変化し、表面温度の形状が変化するためである。
【００２９】
上述した２つの塗布液１４の厚みを検査する方法を併用しても良い。さらには、塗布液１４の位置と形状の検査と厚みの検査を同時におこなうようにしても良い。検査する回数は１回に限られない。塗布してから乾燥するまでの間に複数回検査をおこなうようにしても良い。検査精度が向上する。
【００３０】
酵素の添加された塗布液１４について実施形態を説明したが、透明の液体であれば他の液体でも本発明のシステム１０を適用することができる。基本的には、基材１２の赤外線の放射率が低く、塗布液１４の赤外線の放射率が高いことが条件であり、塗布液１４が乾燥するまでに検査をおこなうことが必要である。また、判定手段１８などのおこなう画像処理は、回路、ソフト、またはその両方で実現されるものであれば、種々のものが利用可能である。
【００３１】
その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の検査システムの構成を示す図である。
【図２】ＰＥＴ樹脂の上に複数の白金導体線が積層された基材の上面図である。
【図３】塗布液が正確に塗布されている状態を示す図である。
【図４】塗布液がはみ出して塗布されている状態を示す図である。
【図５】塗布液が位置ずれをおこして塗布されている状態を示す図である。
【図６】塗布液が乾燥したときの表面温度を示す図である。
【図７】塗布量がばらついたときの図であり、（ａ）は熱画像であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図８】バイオセンサーの一部を示す図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）はＹ−Ｙ線断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０：検査システム
１２：基材
１４：塗布液
１６：赤外線サーモグラフ
１８：判断手段
２０：ディスペンサーロボット
２２：台座
２４：ディスペンサー
２６：平面状の部材
２８：導体線
３０：モニタ
３２：警報装置
３４：入力装置
５０：バイオセンサー
【図１】
2008224464.tif 000003
【図２】
2008224464.tif 000004
【図３】
2008224464.tif 000005
【図４】
2008224464.tif 000006
【図５】
2008224464.tif 000007
【図６】
2008224464.tif 000008
【図７】
2008224464.tif 000009
【図８】
2008224464.tif 000010