(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロニードルの反転型である針状凹部が複数形成された第１面と第２面とを有するモールドの各針状凹部に充填された薬液の薬液量又は前記充填された薬液の乾燥後の薬剤の薬剤量を計測する計測システムにおいて、
前記針状凹部に前記薬液が充填されていない状態で、前記モールドの針状凹部の位置情報を検出する第１の検出部と、
前記第１の検出部による検出結果に基づいて前記針状凹部の形状を測定する第１の測定部と、
前記針状凹部に充填された薬液又は充填後に乾燥した薬剤の位置情報を検出する第２の検出部と、
前記第２の検出部による検出結果に基づいて前記薬液又は薬剤の形状を測定する第２の測定部と、
前記第１の測定部により測定された前記針状凹部の形状と、前記第２の測定部により測定された前記薬液、又は薬剤の形状とに基づいて、前記針状凹部に充填された薬液又は充填後に乾燥した薬剤の体積を算出する算出部と、
を備える計測システムにおいて、
前記第２の検出部は、前記モールドの前記薬液が充填される側の前記第１面へ平行光を垂直に入射する光源と、前記第１面とは反対側の前記第２面から出射される前記平行光の透過光を撮像する光検出器と、表面位置検出部とを、有し、
前記透過光は、前記モールド内を直進し、前記第２面の第１領域から出射する第１透過光と、前記モールド内の第１壁面部に入射して当該第１壁面部により屈折されて、前記第２面の前記針状凹部に対応する第２領域から出射する第２透過光と、前記モールド内の第２壁面部に入射して当該第２壁面部により前記第１透過光よりも大きい屈折角度で屈折されて、前記第１領域の一部分から出射する第３透過光と、を含み、
前記表面位置検出部は、前記光検出器から入力された透過光パターン画像を解析し、前記薬液、又は薬剤の表面と前記第２壁面部との境界を示す表面特徴線を検出する、計測システム。
【請求項２】
マイクロニードルの反転型である針状凹部が複数形成された第１面と第２面とを有するモールドの各針状凹部に充填された薬液の薬液量又は前記充填された薬液の乾燥後の薬剤の薬剤量を計測する計測システムにおいて、
前記針状凹部に前記薬液が充填されていない状態で、前記モールドの針状凹部の位置情報を検出する第１の検出部と、
前記第１の検出部による検出結果に基づいて前記針状凹部の形状を測定する第１の測定部と、
前記針状凹部に充填された薬液又は充填後に乾燥した薬剤の位置情報を検出する第２の検出部と、
前記第２の検出部による検出結果に基づいて前記薬液又は薬剤の形状を測定する第２の測定部と、
前記第１の測定部により測定された前記針状凹部の形状と、前記第２の測定部により測定された前記薬液、又は薬剤の形状とに基づいて、前記針状凹部に充填された薬液又は充填後に乾燥した薬剤の体積を算出する算出部と、
を備える計測システムにおいて、
前記第２の検出部は、第１波長域と第２波長域とを前記第２面へ平行光を垂直に入射する光源と、前記第２面とは反対側の第１面から出射される前記第１波長域の第１透過光と前記第２波長域の第２透過光とを撮像する光検出器とを、前記第１透過光と前記第２透過光を画像解析する画像解析部と、を有し、
前記第２の測定部は、前記画像解析の検出結果に基づいて、前記針状凹部ごとに前記薬液の表面内の各位置における、前記薬液を透過した距離を測定する距離測定部と、を有する計測システム。
【請求項３】
前記第１の検出部は、少なくとも共焦点光学系と光検出器とを備える共焦点顕微鏡である請求項１又は２に記載の計測システム。
【請求項４】
前記第１の検出部は、少なくとも三角測距方式の変位計を含む請求項１又は２に記載の計測システム。
【請求項５】
マイクロニードルの反転型である針状凹部が複数形成されたモールドの各針状凹部に充填された薬液の薬液量又は前記充填された薬液の乾燥後の薬剤の薬剤量を計測する計測方法において、
前記針状凹部に前記薬液が充填されていない状態で、前記モールドの針状凹部の位置情報を検出する第１の検出ステップと、
前記第１の検出ステップによる検出結果に基づいて前記針状凹部の形状を測定する第１の測定ステップと、
前記針状凹部に充填された薬液の表面又は充填後に乾燥した薬剤の位置情報を検出する第２の検出ステップと、
前記第２の検出ステップによる検出結果に基づいて前記薬液の表面又は薬剤の表面の形状を測定する第２の測定ステップと、
前記第１の測定ステップにより測定された前記針状凹部の形状と、前記第２の測定ステップにより測定された前記薬液の表面又は薬剤の形状とに基づいて、前記針状凹部に充填された薬液又は充填後に乾燥した薬剤の体積を算出する算出ステップと、を含む計測方法において、
前記第２の検出ステップにおいて、
前記モールドの前記薬液が充填される側の第１面へ光源から平行光を垂直に入射し、前記第１面とは反対側の第２面から出射される前記平行光の透過光を撮像し、
前記透過光は、前記モールド内を直進し、前記第２面の第１領域から出射する第１透過光と、前記モールド内の第１壁面部に入射して当該第１壁面部により屈折されて、前記第２面の前記針状凹部に対応する第２領域から出射する第２透過光と、前記モールド内の第２壁面部に入射して当該第２壁面部により前記第１透過光よりも大きい屈折角度で屈折されて、前記第１領域の一部分から出射する第３透過光と、を含み、
前記表面位置検出部は、前記光検出器から入力された透過光パターン画像を解析し、前記薬液、又は薬剤の表面と前記第２壁面部との境界を示す表面特徴線を検出する計測方法。
【請求項６】
マイクロニードルの反転型である針状凹部が複数形成されたモールドの各針状凹部に充填された薬液の薬液量又は前記充填された薬液の乾燥後の薬剤の薬剤量を計測する計測方法において、
前記針状凹部に前記薬液が充填されていない状態で、前記モールドの針状凹部の位置情報を検出する第１の検出ステップと、
前記第１の検出ステップによる検出結果に基づいて前記針状凹部の形状を測定する第１の測定ステップと、
前記針状凹部に充填された薬液の表面又は充填後に乾燥した薬剤の位置情報を検出する第２の検出ステップと、
前記第２の検出ステップによる検出結果に基づいて前記薬液の表面又は薬剤の表面の形状を測定する第２の測定ステップと、
前記第１の測定ステップにより測定された前記針状凹部の形状と、前記第２の測定ステップにより測定された前記薬液の表面又は薬剤の形状とに基づいて、前記針状凹部に充填された薬液又は充填後に乾燥した薬剤の体積を算出する算出ステップと、を含む計測方法において、
前記第２の検出ステップにおいて、第１波長域と第２波長域とを第２面へ平行光を垂直に入射する光源と、前記第２面とは反対側の第１面から出射される前記第１波長域の第１透過光と前記第２波長域の第２透過光とを撮像し、前記第１透過光と前記第２透過光を画像解析し、
前記第２の測定ステップにおいて、前記画像解析の検出結果に基づいて、前記針状凹部ごとに前記薬液の表面内の各位置における、前記薬液を透過した距離を測定する計測方法。
【請求項７】
マイクロニードルの反転型である針状凹部が複数形成されたモールドの各針状凹部に充填された薬液の薬液量又は前記充填された薬液の乾燥後の薬剤の薬剤量を計測する計測プログラムにおいて、
前記針状凹部に前記薬液が充填されていない状態で、前記モールドの針状凹部の位置情報を検出する第１の検出ステップと、
前記第１の検出ステップによる検出結果に基づいて前記針状凹部の形状を測定する第１の測定ステップと、
前記針状凹部に充填された薬液の表面又は充填後に乾燥した薬剤の位置情報を検出する第２の検出ステップと、
前記第２の検出ステップによる検出結果に基づいて前記薬液の表面又は薬剤の表面の形状を測定する第２の測定ステップと、
前記第１の測定ステップにより測定された前記針状凹部の形状と、前記第２の測定ステップにより測定された前記薬液の表面又は薬剤の形状とに基づいて、前記針状凹部に充填された薬液又は充填後に乾燥した薬剤の体積を算出する算出ステップと、
をコンピュータに実施させる計測プログラムにおいて、
前記第２の検出ステップにおいて、
前記モールドの前記薬液が充填される側の第１面へ光源から平行光を垂直に入射し、前記第１面とは反対側の第２面から出射される前記平行光の透過光を撮像し、
前記透過光は、前記モールド内を直進し、前記第２面の第１領域から出射する第１透過光と、前記モールド内の第１壁面部に入射して当該第１壁面部により屈折されて、前記第２面の前記針状凹部に対応する第２領域から出射する第２透過光と、前記モールド内の第２壁面部に入射して当該第２壁面部により前記第１透過光よりも大きい屈折角度で屈折されて、前記第１領域の一部分から出射する第３透過光と、を含み、
前記表面位置検出部は、前記光検出器から入力された透過光パターン画像を解析し、前記薬液、又は薬剤の表面と前記第２壁面部との境界を示す表面特徴線を検出する計測プログラム。
【請求項８】
マイクロニードルの反転型である針状凹部が複数形成されたモールドの各針状凹部に充填された薬液の薬液量又は前記充填された薬液の乾燥後の薬剤の薬剤量を計測する計測プログラムにおいて、
前記針状凹部に前記薬液が充填されていない状態で、前記モールドの針状凹部の位置情報を検出する第１の検出ステップと、
前記第１の検出ステップによる検出結果に基づいて前記針状凹部の形状を測定する第１の測定ステップと、
前記針状凹部に充填された薬液の表面又は充填後に乾燥した薬剤の位置情報を検出する第２の検出ステップと、
前記第２の検出ステップによる検出結果に基づいて前記薬液の表面又は薬剤の表面の形状を測定する第２の測定ステップと、
前記第１の測定ステップにより測定された前記針状凹部の形状と、前記第２の測定ステップにより測定された前記薬液の表面又は薬剤の形状とに基づいて、前記針状凹部に充填された薬液又は充填後に乾燥した薬剤の体積を算出する算出ステップと、
をコンピュータに実施させる計測プログラムにおいて、
前記第２の検出ステップにおいて、第１波長域と第２波長域とを第２面へ平行光を垂直に入射する光源と、前記第２面とは反対側の第１面から出射される前記第１波長域の第１透過光と前記第２波長域の第２透過光とを撮像し、前記第１透過光と前記第２透過光を画像解析し、
前記第２の測定ステップにおいて、前記画像解析の検出結果に基づいて、前記針状凹部ごとに前記薬液の表面内の各位置における、前記薬液を透過した距離を測定する計測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は計測システム、計測方法及び計測プログラムに係り、特にマイクロニードルの反転型である針状凹部が複数形成されたシート状のモールドの各針状凹部に充填された薬液の薬液量又は充填された薬液の乾燥後の薬剤の薬剤量を計測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、痛みを伴わずにインシュリン（Insulin）及びワクチン（Vaccines）及びｈGH（human Growth Hormone）などの薬剤を皮膚内に投与可能な新規剤型として、マイクロニードルアレイ（Micro-Needle Array：以下、ＭＮＡと略す）が知られている。ＭＮＡは、薬剤を含み、生分解性のあるマイクロニードル（微細針または微小針ともいう）をアレイ状に配列したものである。このＭＮＡを皮膚に貼付することにより、各マイクロニードルが皮膚に突き刺さり、これらマイクロニードルが皮膚内で吸収され、各マイクロニードル中に含まれた薬剤を皮膚内に投与することができる。
【０００３】
このようなＭＮＡの製造方法としては、ＭＮＡの反転型である多数の針状凹部を有するモールド（型）の各針状凹部内に、溶液状の薬剤（薬剤等を水に溶解させた薬剤溶液）を充填して乾燥させることでＭＮＡを形成した後、ＭＮＡをモールドから剥離する方法が知られている（特許文献１）。ＭＮＡを製造する際には、ＭＮＡより皮膚内に投与される薬剤の量を厳密に管理する必要がある。
【０００４】
ＭＮＡに含まれる薬剤の量を測定する方法として、例えば、薬剤の充填前のモールドの重量と、薬剤の充填後のモールドの重量とを高精度電子天秤で測定し、充填前後の重量差を求めることで、薬剤の重量を測定する方法が知られている。
【０００５】
一方、特許文献２には、ＭＮＡを水に溶解させてＭＮＡに含まれる薬剤の量を測定することが記載されている。
【０００６】
また、特許文献３には、薬剤を含む第１部分と薬剤を含まない第２部分とからなる２層のマイクロニードルをビデオマイクロスコープで観察し、青色に着色した第１部分の先端からの長さを測定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−１６２９８２号公報
【特許文献２】特開２０１１−２２４３３２号公報
【特許文献３】特開２０１２−２５４９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の高精度天秤を用いて薬剤の重量の測定を行う場合、モールドの重量に比べて薬剤の重量は、例えば数百分の１と小さいため、薬剤を充填する前後のモールドの重量差に基づいて薬剤の重量を高精度に測定することはできないという問題がある。
【０００９】
特許文献２に記載の方法では、ＭＮＡを水に溶解させる破壊測定を行う必要があるため、生産したＭＮＡを破壊してしまうという問題が生じる。
【００１０】
薬剤を含む第１部分と薬剤を含まない第２部分とからなる２層のマイクロニードルの形状が既知であれば、特許文献３に記載のように、青色に着色した第１部分の先端からの長さを測定することにより、第１部分の体積を求めることが可能である。モールドの針状凹部の形状は、理想的にはＭＮＡの反転形状を有していることが望まれる。しかしながら、ＭＮＡの反転形状に対して、実際のモールドの針状凹部はばらつきを有している。青色に着色した第１部分の先端からの長さから体積を求めた場合、マイクロニードルの形状もばらつくために算出された薬液の体積に誤差を持つ懸念がある。
【００１１】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、モールドの針状凹部に充填された薬液の薬液量又は充填された薬液の乾燥後の薬剤の薬剤量を、モールドからマイクロニードルアレイを剥離する前に高精度に非破壊測定することができる計測システム、計測方法及び計測プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様によると、計測システムは、マイクロニードルの反転型である針状凹部が複数形成された第１面と第２面とを有するモールドの各針状凹部に充填された薬液の薬液量又は充填された薬液の乾燥後の薬剤の薬剤量を計測する計測システムにおいて、針状凹部に薬液が充填されていない状態で、モールドの針状凹部の位置情報を検出する第１の検出部と、第１の検出部による検出結果に基づいて針状凹部の形状を測定する第１の測定部と、針状凹部に充填された薬液又は充填後に乾燥した薬剤の位置情報を検出する第２の検出部と、第２の検出部による検出結果に基づいて薬液又は薬剤の形状を測定する第２の測定部と、第１の測定部により測定された針状凹部の形状と、第２の測定部により測定された薬液、又は薬剤の形状とに基づいて、針状凹部に充填された薬液又は充填後に乾燥した薬剤の体積を算出する算出部と、を備える。
【００１３】
好ましくは、第１の検出部は、少なくとも共焦点光学系と光検出器とを備える。
【００１４】
好ましくは、第１の検出部は、少なくとも三角測距方式の変位計を含む。
【００１５】
好ましくは、第２の検出部は、共焦点光学系と光検出器とを備える共焦点顕微鏡である。
【００１６】
好ましくは、第２の検出部は、少なくとも三角測距方式の変位計を含む。
【００１７】
好ましくは、第２の検出部は、モールドの薬液が充填される側の第１面へ平行光を垂直に入射する光源と、第１面とは反対側の第２面から出射される平行光の透過光を撮像する光検出器とを、有し、透過光は、モールド内を直進し、第２面の第１領域から出射する第１透過光と、モールド内の第１壁面部に入射して当該第１壁面部により屈折されて、第２面の針状凹部に対応する第２領域から出射する第２透過光と、モールド内の第２壁面部に入射して当該第２壁面部により第１透過光よりも大きい屈折角度で屈折されて、第１領域の一部分から出射する第３透過光と、を含む。
【００１８】
好ましくは、第２の検出部は、第１波長域と第２波長域とを第２面へ平行光を垂直に入射する光源と、第２面とは反対側の第１面から出射される第１波長域の第１透過光と第２波長域の第２透過光とを撮像する光検出器とを、第１透過光と第２透過光を画像解析する画像解析部と、を有し、第２の測定部は、画像解析部の検出結果に基づいて薬液の表面内の各位置における距離を測定する距離測定部と、を有する。
【００１９】
本発明の二態様によると、計測方法は、マイクロニードルの反転型である針状凹部が複数形成されたモールドの各針状凹部に充填された薬液の薬液量又は充填された薬液の乾燥後の薬剤の薬剤量を計測する計測方法において、針状凹部に薬液が充填されていない状態で、モールドの針状凹部の位置情報を検出する第１の検出ステップと、第１の検出ステップによる検出結果に基づいて針状凹部の形状を測定する第１の測定ステップと、針状凹部に充填された薬液の表面又は充填後に乾燥した薬剤の位置情報を検出する第２の検出ステップと、第２の検出ステップによる検出結果に基づいて薬液の表面又は薬剤の表面の形状を測定する第２の測定ステップと、第１の測定ステップにより測定された針状凹部の形状と、第２の測定ステップにより測定された薬液の表面又は薬剤の形状とに基づいて、針状凹部に充填された薬液又は充填後に乾燥した薬剤の体積を算出する算出ステップと、を含む。
【００２０】
本発明の三態様によると、計測プログラムは、マイクロニードルの反転型である針状凹部が複数形成されたモールドの各針状凹部に充填された薬液の薬液量又は充填された薬液の乾燥後の薬剤の薬剤量を計測する計測プログラムにおいて、針状凹部に薬液が充填されていない状態で、モールドの針状凹部の位置情報を検出する第１の検出ステップと、第１の検出ステップによる検出結果に基づいて針状凹部の形状を測定する第１の測定ステップと、針状凹部に充填された薬液の表面又は充填後に乾燥した薬剤の位置情報を検出する第２の検出ステップと、第２の検出ステップによる検出結果に基づいて薬液の表面又は薬剤の表面の形状を測定する第２の測定ステップと、第１の測定ステップにより測定された針状凹部の形状と、第２の測定ステップにより測定された薬液の表面又は薬剤の形状とに基づいて、針状凹部に充填された薬液又は充填後に乾燥した薬剤の体積を算出する算出ステップと、をコンピュータに実施させる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、モールドの針状凹部に充填された薬液の薬液量又は充填された薬液の乾燥後の薬剤の薬剤量を、モールドからマイクロニードルアレイを剥離する前に高精度に非破壊測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ＭＮＡシートの製造方法を示すフローチャートである。
【図２】ＭＮＡシートの製造方法の手順の一部を示す図である。
【図３】ＭＮＡシートの製造方法の手順の一部を示す図である。
【図４】ＭＮＡシートの製造方法の手順の一部を示す図である。
【図５】計測システムの構成を示す図である。
【図６】針状凹部を測定対象物とする共焦点顕微鏡の概略構成図である。
【図７】針状凹部に充填された薬液を測定対象物とする共焦点顕微鏡の概略構成図である。
【図８】針状凹部内に充填された薬液の状態変化を説明するための説明図である。
【図９】モールドの針状凹部に充填された薬液の体積を測定する測定装置の概略図である。
【図１０】測定装置による透過光パターン画像の取得を説明するための説明図である。
【図１１】（Ａ）は、平行光が入射するモールドの断面図であり、（Ｂ）は、モールドを透過する平行光の透過光の光路（進行方向）を説明するための説明図である。
【図１２】（Ａ）は、モールドの針状凹部の断面図であり、（Ｂ）は、モールドを透過する平行光の透過光の強度分布（透過光強度分布）を説明するためのグラフである。
【図１３】（Ａ）は、薬剤水溶液の容量が異なる針状凹部の断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）中の領域Ｍの拡大図であり、（Ｃ）は、図１２（Ｂ）に示した部分領域Ｂ１，Ｂ２の図中左側の境界部分の透過光強度を拡大した拡大図である。
【図１４】図１０（Ｃ）に示した透過光パターン画像の一部を拡大した拡大図である。
【図１５】（Ａ），（Ｂ）は、針状凹部内の表面が第１面に対して平行である場合の透過光パターン画像の正面図、及びモールドの断面図であり、（Ｃ），（Ｄ）は、針状凹部内の表面が第１面に対して傾いている場合の透過光パターン画像の正面図、及びモールドの断面図である。
【図１６】（Ａ）は、各針状凹部内に第１表面が形成されているモールドの断面図であり、（Ｂ）は、各針状凹部内に第２表面が形成されているモールドの断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）に示すモールドの透過光を撮像して生成した透過光パターン画像の正面図であり、（Ｄ）は、（Ｂ）に示すモールドの透過光を撮像して生成した透過光パターン画像の正面図である。
【図１７】（Ａ）は、第１表面の表面特徴線半径の測定を説明するための説明図であり、（Ｂ）は、第２表面の表面特徴線半径の測定を説明するための説明図である。
【図１８】第１表面の表面高さの検出と、第２表面の表面高さの検出とを説明するための説明図である。
【図１９】（Ａ）は、半径検出部による表面特徴線半径の検出処理を説明するための説明図であり、（Ｂ）は、表面高さ検出部による表面高さの検出処理を説明するための説明図である。
【図２０】表面高さ検出部による表面高さ計算処理を説明するための説明図である。
【図２１】本発明の測定方法及び測定装置に係る測定装置の概略図である。
【図２２】薬剤水溶液に含まれる水の光吸収特性を説明するための説明図である。
【図２３】水の光吸収の分布を示す光吸収分布のグラフである。
【図２４】薬剤水溶液の光吸収の分布を示す光吸収分布のグラフである。
【図２５】図２１に示した撮像ユニットの具体的な構成の一例を示す撮像ユニットの側面図である。
【図２６】（Ａ）は、第１撮像画像データに基づく画像の正面図であり、（Ｂ）は、第２撮像画像データに基づく画像の正面図である。
【図２７】１つの針状凹部に対応する波長域λ１の透過光の透過光強度Ｉλ１の分布と、波長域λ２の透過光の透過光強度Ｉλ２の分布とを示したグラフである。
【図２８】（Ａ）は、図２７に示したグラフの一部分を拡大して表示した拡大図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示した径方向位置ｘに入射する波長域λ１の測定光のモールド内での光路を説明するための説明図であり、（Ｃ）は、（Ａ）に示した径方向位置ｘに入射する波長域λ２の測定光のモールド内での光路を説明するための説明図である。
【図２９】光源と撮像部の位置関係を本実施形態とは逆にした場合に、（Ａ）は、波長域λ１の測定光がモールドの針状凹部内の薬剤水溶液を透過する比較例の光路を説明するための説明図であり、（Ｂ）は、波長域λ２の測定光がモールドの針状凹部内の薬剤水溶液を透過する比較例の光路を説明するための説明図である。
【図３０】３次元形状演算部による液面の３次元形状の演算処理の一例を説明するための説明図である。
【図３１】（Ａ）は、波長域λ２＝λｌｏｗの光源として市販のＬＥＤ赤外光源を利用する場合の第１干渉フィルタの波長域λ１の選択方法を説明するための説明図であり、（Ｂ）は、光源として使用するＬＥＤ赤外光源の発光スペクトルを示したグラフである。
【図３２】光吸収係数の演算を説明するための説明図である。
【図３３】図１２とは異なる光吸収係数の演算を説明するための説明図である。
【図３４】本体装置のブロック図である。
【図３５】波長選択フィルタを配置する位置が上記実施形態とは異なる他実施形態の撮像ユニットの側面図である。
【図３６】１つのモールド内の全ての針状凹部を同時に撮像し、この撮像により得られた各撮像画像データを解析して、各針状凹部内の薬剤水溶液の容量を演算する他実施形態の測定装置の概略図である。
【図３７】（Ａ）は、第１面に親水性処理が施されていないモールドの断面図であり、（Ｂ）は、第１面に親水性処理が施されているモールドの断面図である。
【図３８】三角測距式変位計の三角測距方式による測定原理を示す図である。
【図３９】針状凹部内に充填された薬液の体積と、充填直後から経過時間との関係を表したグラフである。
【図４０】計測方法の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面にしたがって本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明される。本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。
【００２４】
ここで、図中、同一の記号で示される部分は、同様の機能を有する同様の要素である。また、本明細書中で、数値範囲を“  〜  ”を用いて表す場合は、“  〜  ”で示される上限、下限の数値も数値範囲に含むものとする。
【００２５】
以下、添付図面にしたがって、本発明に係る計測システム、計測方法及び計測プログラムの好ましい実施の形態について説明する。
【００２６】
まず、マイクロニードルアレイ（ＭＮＡ：Micro-Needle Array）における薬剤を含む第１ポリマー層、及び薬剤を含まない第２ポリマー層を含む経皮吸収シート（ＭＮＡシート）の製造方法について説明する。
【００２７】
図１に示すように、ＭＮＡシートの製造方法のフローチャートである。図１に示すように、ＭＮＡシートの製造方法は、針状凹部を有するモールドを準備する工程（ステップＳ１）と、薬剤を含む第１ポリマー溶解液（以下、単に「薬液」ともいう）を針状凹部に充填する工程（ステップＳ２）と、第１ポリマー溶解液を乾燥させて薬剤とする工程（ステップＳ３）と、乾燥された第１ポリマー溶解液の上に薬剤を含まない第２ポリマー溶解液を充填する工程（ステップＳ４）と、第２ポリマー溶解液を乾燥させる工程（ステップＳ５）と、ＭＮＡシートをモールドから剥離するステップ（ステップＳ６）と、ＭＮＡシートをＭＮＡパッチに切断するステップ（ステップＳ７）と、ＭＮＡパッチをテストするステップ（ステップＳ８）と、ＭＮＡパッチを梱包するステップ（ステップＳ９）と、を含んでいる。
【００２８】
図２（Ａ）に示すように、ＭＮＡの反転型である針状凹部１４が複数形成されたモールド１２を準備する。針状凹部１４は、モールド１２の第１面１２Ａから第１面１２Ａの反対側の第２面１２Ｂに向けて漸次先細りとなる、例えば円錐形状を有している。針状凹部１４の先細りの先端であるモールド１２の第２面１２Ｂには、各針状凹部１４に連通する連通孔１６が形成されている。連通孔１６の大きさは、例えば直径１〜１００μｍである。
【００２９】
この連通孔１６が、気体は透過するが液体は透過しない材料で形成された気体透過シート１８で覆われている。図示しない吸引装置により気体透過シート１８を介して針状凹部１４に吸引力を付与することができる。
【００３０】
続いて、図２（Ｂ）に示すように、モールド１２の第１面１２Ａに沿ってノズル２０を移動させながら、ノズル２０の吐出口２２から薬液２４を針状凹部１４に供給する。
【００３１】
ノズル２０の移動により、薬液２４を掻き取ることができる。なお、連通孔１６は、気体は透過するが液体は透過しない材料で形成された気体透過シート１８で覆われている。図示しない吸引装置により気体透過シート１８を介して針状凹部１４に吸引力を付与することができる。針状凹部１４に気体透過シート１８を介して連通孔１６を通じて吸引力を付加することにより、薬液２４を吸引力により針状凹部１４の内部に充填することができる。
【００３２】
図２（Ｃ）は、薬液２４がモールド１２の針状凹部１４に充填された直後の状態を示している。
【００３３】
続いて、図２（Ｄ）に示すように、針状凹部１４に充填された薬液２４を乾燥させることにより、乾燥した薬剤（第１ポリマー層）２６を針状凹部１４の先端部に形成する。
【００３４】
続いて、図３（Ｅ）に示すように、樹脂製の支持体２８にノズル３０の吐出口３２から薬剤を含まない第２ポリマー溶解液（以下、単に「基材液」ともいう）３４を塗布する。
【００３５】
続いて、図３（Ｆ）に示すように、針状凹部１４の内部に薬剤２６の形成されたモールド１２の第１面１２Ａに、支持体２８の上に塗布された基材液３４を重ねる。
【００３６】
続いて、図３（Ｇ）に示すように、支持体２８の上に塗布された基材液３４を、針状凹部１４の内の薬剤２６の上に充填させる。
【００３７】
続いて、図３（Ｈ）に示すように、針状凹部１４に充填された基材液３４を乾燥さることにより、乾燥した基材（第２ポリマー層）３６を薬液２４の上に形成する。これによりＭＮＡシート１０が製造される。
【００３８】
続いて、図４（Ｉ）に示すように、薬剤２６（第１ポリマー層）、基材３６（第２ポリマー層）、及び支持体２８からなるＭＮＡシート１０をモールド１２から剥離する。
【００３９】
続いて、図４（Ｊ）に示すように、ＭＮＡシート１０を切断し、製品単位であるＭＮＡパッチ１０Ａに分割する。
【００４０】
続いて、図４（Ｋ）に示すように、切断されたＭＮＡパッチ１０Ａを不図示の試験装置にセットし、ＭＮＡパッチ１０Ａに対して品質試験等を行う。
【００４１】
最後に、図４（Ｌ）に示すように、品質試験等に合格したＭＮＡパッチ１０Ａを包装容器４０に梱包（パッケージング）する。この状態で、保管、又は出荷等される。包装容器４０は、例えば、底面と側面とで構成される箱状体４２と、箱状体４２の上面の開口を覆う蓋体とで構成される。
【００４２】
ＭＮＡシート１０（ＭＮＡシート１０Ａ）において、皮膚内に投与される薬剤の量を管理するためには、モールドの針状凹部に充填される薬剤の量を正確に測定することが必要となる。
【００４３】
本発明は、薬剤の量を正確に測定するために、薬液２４を充填していない状態でモールド１２の針状凹部１４の形状データを取得し、かつモールド１２の針状凹部１４に薬液２４、又は薬剤２６を充填した状態で薬液２４、又は薬剤２６の形状データを取得し、針状凹部の形状データと薬液、又は薬剤の形状データとから針状凹部に充填された薬液２４の薬液量又は充填された薬液２４の乾燥後の薬剤２６の薬剤量を計測しようとするものである。
【００４４】
［計測システム］
図５は、本発明に係る計測システムの構成を示す図である。計測システム１００は、モールド１２の針状凹部１４の形状データを取得するための第１の検出部１０１と第１の測定部１０２、モールド１２の薬液２４又は薬剤２６の形状データを取得するための第２の検出部１０３と第２の測定部１０４、及び針状凹部１４の形状と薬液２４又は薬剤２６の表面の形状とにより薬液２４又は薬剤２６の体積を算出する算出部１０５を含んでいる。
【００４５】
まず、針状凹部１４の形状データを取得について説明する。本実施形態において、第１の検出部１０１は、針状凹部１４に薬液２４が充填されていない状態で、モールド１２の針状凹部１４の位置情報を検出するもので、例えば、共焦点光学系を利用する方式を適用することができる。共焦点光学系とは、結像面にピンホールを配置した光学系である。
【００４６】
図６は、第１の検出部１０１である共焦点光学系を有する共焦点顕微鏡１１０の光源１２０を含む測定部本体１２２の概略構成図である。図６に示す共焦点顕微鏡１１０は、共焦点光学系を利用して測定対象物（薬液２４の充填されていない、空のモールド１２の針状凹部１４）の位置情報を非接触測定する装置であり、モールド１２の第１面１２Ａの側に配置される。
【００４７】
共焦点顕微鏡１１０は、主として基台１１２と、測定対象物を支持するテーブル１１４と、テーブル１１４を、ＸＹ平面（水平面）のＸ軸方向及びＹ軸方向）に沿って移動させるテーブル移動部１１６と、テーブル１１４のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を検出する位置検出部（不図示）と、テーブル１１４をＸ軸まわり及びＹ軸まわりにチルトさせるテーブルチルト部１１８と、テーブル１１４のＸ軸まわり及びＹ軸まわりのチルト角を検出するチルト角検出部（不図示）と、レーザー光を出射する光源１２０と、測定部本体１２２と、測定部本体１２２をＺ軸方向（鉛直方向）に沿って移動させるＺ軸移動部１２４と、測定部本体１２２のＺ軸方向の位置を検出するＺ軸方向位置検出部１３４Ｚと、全体の動作を制御し、かつ各種演算処理を行うコンピュータ１３２と、を備えて構成される。コンピュータ１３２には、表示部としてのディスプレイ、操作部としてのキーボード、及び、マウス、並びに記憶部としてのハードディスク装置が接続される。
【００４８】
測定部本体１２２は、コリメーター１４２と、ビームスプリッター１４４と、結像レンズ１４６と、ピンホール板１４７と、対物レンズ１４８と、光検出器１５０と、を備えて構成される。測定部本体１２２の各構成要素は、測定部本体フレーム１５２に一体的に備えられる。
【００４９】
光源１２０は、単色光を出射する光源で構成され、例えば単色のレーザー光源で構成される。光源１２０から出射された光は、ライトガイド１４０を介して、測定部本体１２２に伝播される。
【００５０】
コリメーター１４２は、ライトガイド１４０を介して光源１２０から伝播される光を平行光に変換し、ビームスプリッター１４４に入射させ、ビームスプリッター１４４は、コリメーター１４２から出射された光を反射して、対物レンズ１４８に入射させる。
【００５１】
対物レンズ１４８は、ビームスプリッター１４４から出射する光を集光して、測定対象面であるモールド１２の針状凹部１４の表面に照射させる。
【００５２】
針状凹部１４の表面で反射した光は、対物レンズ１４８を介して再びビームスプリッター１４４に入射し、ビームスプリッター１４４を透過して結像レンズ１４６に入射する。結像レンズ１４６は、ビームスプリッター１４４を透過した光を集光して光検出器１５０に入射させる。
【００５３】
ピンホール板１４７は、ピンホールを有し、結像レンズ１４６の焦点位置に配置される。結像レンズ１４６で集光された光はピンホール板１４７のピンホールを通過して光検出器１５０に入射する。光検出器１５０は、受光した光の強度を電気信号に変換して、コンピュータ１３２に出力する。
【００５４】
上記のような構成の共焦点光学系により、針状凹部１４の表面の高さ（Ｚ軸方向の位置）の情報を得ることができる。以下に、その原理を簡単に説明する。
【００５５】
Ｚ軸移動部１２４によって測定部本体１２２をＺ軸方向に移動させると、対物レンズ１４８の焦点の位置が変化する。
【００５６】
対物レンズ１４８の焦点が、針状凹部１４の表面に結ばれると、結像レンズ１４６によって集光された光は、ピンホール板１４７のピンホールの位置に焦点を結ぶ。このため、針状凹部１４の表面で反射した光のほぼ全てが、ピンホール板１４７のピンホールを通過する。したがって、対物レンズ１４８の焦点が、針状凹部１４の表面に結ばれると、光検出器１５０で受光される光の強度は最大になる。
【００５７】
一方、対物レンズ１４８の焦点が、針状凹部１４の表面からずれている状態では、結像レンズ１４６によって集光された光は、ピンホール板１４７からずれた位置に焦点を結ぶ。このため、針状凹部１４の表面で反射した光は、一部しかピンホールを通過することができない。したがって、対物レンズ１４８の焦点が針状凹部１４の表面からずれていると、光検出器１５０で受光される光の強度は著しく低下する。
【００５８】
このように、光検出器１５０で検出される光の強度は、対物レンズ１４８の焦点が針状凹部１４の表面に結ばれたときに最大になる。したがって、光検出器１５０で検出される光の強度が最大になるときの測定部本体１２２のＺ軸方向位置を検出すれば、針状凹部１４の表面の測定点のＺ軸方向の位置を一義的に求めることができる。
【００５９】
コンピュータ１３２は、所定のプログラムを実行することにより、表面位置検出部１２３として機能し、光検出器１５０で検出される光の強度、及びＺ軸方向位置検出部１３４Ｚで検出される測定部本体１２２のＺ軸方向の位置に基づいて、測定点のＺ軸方向の位置ｚを検出する。
【００６０】
このほか、コンピュータ１３２は、所定のプログラムを実行することにより、テーブル移動部１１６を移動させ、針状凹部１４の表面の所望の測定点（ＸＹ平面上の測定点（ｘ,ｙ））に測定光を照射させる走査制御部として機能する。そして、測定光が照射されるＸＹ平面上の測定点の位置（ｘ,ｙ）と、測定された測定点のＺ軸方向の位置ｚとから、針状凹部１４の表面の３次元位置（ｘ,ｙ,ｚ）を検出することができる。
【００６１】
針状凹部１４の表面を走査し、多数の測定点の３次元位置（ｘ，ｙ，ｚ）を測定することにより針状凹部１４の表面の形状（３次元形状）を求めることができる。
【００６２】
検出部とは、測定対象物の位置情報、即ち３次元位置（ｘ，ｙ，ｚ）の情報を取得できるものを意味し、第１の検出部１０１は針状凹部１４を測定対象物として位置情報を検出し、後述する第２の検出部１０３は針状凹部１４に充填された薬液２４又は薬剤２６を測定対象物として位置情報を検出する。すなわち、検出部に関して、「第１」と「第２」とは測定対象物の相違を表すものとして使用される。
【００６３】
表面位置検出部１２３により得られた位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）は、コンピュータ１３２の測定部１２５に出力される。測定部１２５は、共焦点顕微鏡１１０による検出結果である位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）に基づいて、針状凹部１４の形状、すなわち、針状凹部１４の３次元形状を測定する。測定部１２５は、視野全体に対して位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）を結ぶことにより針状凹部１４の３次元形状を得ることができる。
【００６４】
表面位置検出部１２３まで含む共焦点顕微鏡１１０が第1の検出部１０１を構成する。また、測定部１２５とは検出結果である位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）に基づいて３次元形状を算出するものを意味する。本実施形態では測定対象物が針状凹部１４であるので測定部１２５は第１の測定部１０２を構成する。
【００６５】
なお、多数の測定点を測定する場合には、測定時間が長くなるとい懸念がある。そこで、測定点の点数を極力少なくし、その測定点に基づいて他の位置におけるｚ座標を補間により算出することができる。補間方法として公知の方法、例えば、２次以上の多項式補間、スプライン補間（Ｂスプライン曲線補間を含む）、及びラグランジュ補間のうちのいずれかの補間方法を使用することができる。
【００６６】
本実施形態では、針状凹部１４の位置情報の検出を共焦点顕微鏡１１０により求めたが、これに限定されることなく他の方法により求めることができる。例えば、発光素子と受光素子の組み合わせで構成される三角測距方式の変位計等を用いることができる。
【００６７】
共焦点顕微鏡１１０、及び測定部１２５による針状凹部１４の形状データの取得は、図１のモールドを準備する工程（ステップＳ１）で実施されることが好ましい。
【００６８】
針状凹部１４の３次元形状から針状凹部１４の寸法、傾斜面の角度等を求め、針状凹部形状データとして体積算出部１３６に出力され、体積算出部１３６において針状凹部形状データとして記憶される。体積算出部１３６が計測システム１００における算出部１０５に相当する。
【００６９】
次に、針状凹部１４に充填された薬液２４又は薬剤２６の形状データを取得について説明する。本実施形態において、第２の検出部１０３は、針状凹部１４に充填された薬液２４又は薬剤２６の位置情報を検出するもので、例えば、共焦点光学系を利用する方式、薬液に入射される光の屈折を利用する方式、薬液に入射される光の吸収を利用する方式、及び発光素子と受光素子の組み合わせで構成される三角測距方式の変位計等を適用することができる。
【００７０】
＜第１の態様＞
第１の態様は共焦点光学系を利用する方式である。図７は、第２の検出部１０３として共焦点光学系を有する共焦点顕微鏡１１０の光源１２０を含む測定部本体１２２の概略構成図である。図７の共焦点顕微鏡１１０は、図６で説明した共焦点顕微鏡１１０と構成的には実質的に同じで、測定対象物が異なる。
【００７１】
図７に示す共焦点顕微鏡１１０は、共焦点光学系を利用して測定対象物（薬液２４）の位置情報を非接触測定する装置であり、モールド１２の第１面１２Ａの側に配置される。
【００７２】
上記のような構成の共焦点光学系により、薬液２４の表面の高さ（Ｚ軸方向の位置）の情報を得ることができる。その原理は、基本的に図６で説明した針状凹部を得る場合と同じである。
【００７３】
すなわち、光検出器１５０で検出される光の強度が最大になるときの測定部本体１２２のＺ軸方向位置を検出すれば、薬液２４の表面の測定点のＺ軸方向の位置を一義的に求めることができる。
【００７４】
コンピュータ１３２は、所定のプログラムを実行することにより、表面位置検出部１２３として機能し、光検出器１５０で検出される光の強度、及びＺ軸方向位置検出部１３４Ｚで検出される測定部本体１２２のＺ軸方向の位置に基づいて、測定点のＺ軸方向の位置ｚを検出する。
【００７５】
さらに、コンピュータ１３２は、所定のプログラムを実行することにより、テーブル移動部１１６を移動させ、薬液２４の表面の所望の測定点（ＸＹ平面上の測定点（ｘ,ｙ））に測定光を照射させる走査制御部として機能する。そして、測定光が照射されるＸＹ平面上の測定点の位置（ｘ,ｙ）と、測定された測定点のＺ軸方向の位置ｚとから、薬液２４の表面の３次元位置（ｘ，ｙ，ｚ）を検出することができる。
【００７６】
薬液２４の表面を走査し、多数の測定点の３次元位置（ｘ，ｙ，ｚ）を測定することにより薬液２４の表面の形状（３次元形状）を求めることができる。
【００７７】
表面位置検出部１２３により得られた位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）は、コンピュータ１３２の測定部１２５に出力される。測定部１２５は、共焦点顕微鏡１１０による検出結果である位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）に基づいて、薬液２４の表面の形状（３次元形状）を測定する。測定部１２５は、視野全体に対して位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）を結ぶことにより薬液２４の表面の３次元形状を得ることができる。
【００７８】
表面位置検出部１２３まで含む共焦点顕微鏡１１０が第２の検出部１０３を構成する。また、測定対象物が針状凹部１４に充填された薬液２４であるので測定部１２５が第２の測定部１０４を構成する。
【００７９】
薬液２４の表面の３次元形状の測定においても、測定点の点数を極力少なくし、その測定点に基づいて他の位置におけるｚ座標を補間により算出することができる。補間方法として公知の方法、例えば、２次以上の多項式補間、スプライン補間（Ｂスプライン曲線補間を含む）、及びラグランジュ補間のうちのいずれかの補間方法を使用することができる。
【００８０】
他の方法として、事前に複数の薬液２４の表面形状を測定し、これを高精度に測定した複数のモデルの表面形状を先見情報とすることができる。この先見情報と、薬液２４の表面の３次元情報とに基づいて、薬液２４の表面の３次元形状の特徴量を含むモデルにフィッティングすることにより、測定点の数少ない場合でも薬液２４の表面の３次元形状を算出することができる。
【００８１】
図８は、モールド１２の針状凹部１４に薬液２４を充填する工程（図１のステップＳ２）から、薬液２４を乾燥させて針状凹部１４に薬剤２６を形成する工程（図１のステップＳ３）までにおける薬液２４の状態変化を示している。ここで、図８（Ａ）は針状凹部１４内への薬液２４を充填した直後の状態、図８（Ｂ）はモールド１２内の薬液２４を乾燥させている乾燥中の第１の状態、図８（Ｃ）はモールド１２内の薬液２４をさらに乾燥させている乾燥中の第２の状態、図８（Ｄ）はモールド１２の薬液２４を乾燥させて薬剤２６とした状態である。
【００８２】
共焦点顕微鏡１１０、及び測定部１２５による針状凹部１４の薬液２４、及び薬剤２６の形状データの取得は、図８（Ａ）から図８（Ｄ）の状態、すなわちモールド１２の針状凹部１４に薬液２４を充填する工程（図１のステップＳ２）から、薬液２４を乾燥させて針状凹部１４に薬剤２６を形成する工程（図１のステップＳ３）の間で実施される。
【００８３】
薬液２４、又は薬剤２６の３次元形状から表面の形状を求め、表面形状データとして体積算出部１３６に出力され、体積算出部１３６において表面形状データとして記憶される。体積算出部１３６は計測システム１００の算出部１０５に相当する。
【００８４】
体積算出部１３６には、図６に示す共焦点顕微鏡１１０から求められたモールド１２の針状凹部１４の３次元形状の情報が記憶されている。体積算出部１３６は薬液２４の表面の３次元形状と針状凹部１４の３次元形状（形状データ）とにより画成される空間（即ち、薬液２４の体積）を算出する。
【００８５】
＜第２の態様＞
第２の態様は薬液に入射される光の屈折を利用する方式である。図９は測定装置２００の概略図である。測定装置２００は、モールド１２の針状凹部１４に充填された薬液２４の体積を測定する。測定装置２００は、入射部に相当する光源２１０と、干渉フィルタ２２０と、レンズ２３０及び光検出器２４０を含む撮像部２５０と、全体の動作を制御し、かつ各種演算処理を行うコンピュータ２６０と、を備えて構成される。また、測定装置２００には、干渉フィルタ２２０と撮像部２５０との間でモールド１２を支持するステージ（不図示）が設けられている。
【００８６】
測定装置２００は、モールド１２の第１面１２Ａに平行光ＰＬを垂直入射し、第２面１２Ｂから出射した平行光ＰＬの透過光の透過光強度分布を示す透過光パターン画像を取得して解析することで、針状凹部１４ごとの薬液２４の体積を測定する。詳しくは後述するが、薬液２４内で針状凹部１４の壁面に入射した平行光ＰＬの屈折率と、薬液２４外（液面の上）で針状凹部１４の壁面に入射した平行光ＰＬの屈折率とが変わるため、透過光パターン画像は、針状凹部１４内の薬液２４の表面の形状、及び表面高さを反映している。このため、透過光パターン画像を解析することで、針状凹部１４ごとの薬液２４の体積の測定が可能となる。なお、薬液２４の表面高さとは、第２面１２Ｂを基準にした表面までの高さである。なお、平行光ＰＬを垂直入射するので光源２１０は、面光源であることが好ましい。
【００８７】
図１０は、測定装置２００による透過光パターン画像３００の取得を説明するための説明図である。ここで、図１０（Ａ）は前述のステージにセットされたモールド１２の斜視図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）に示すモールド１２の断面図であり、図１０（Ｃ）は透過光パターン画像３００の正面図である。
【００８８】
図９、及び図１０（Ａ）に示すように、光源２１０は、モールド１２の上方に配置されている。光源２１０は、薬液２４の充填後のモールド１２の第１面１２Ａに向けて、第１面１２Ａと直交（略直交を含む）する平行光ＰＬを出射する。なお、平行光ＰＬは中心波長が後述の波長λである。
【００８９】
干渉フィルタ２２０（図９参照）は、光源２１０とモールド１２の第１面１２Ａとの間に配置されている。干渉フィルタ２２０は、光源２１０から入射する平行光ＰＬのうち特定の波長域である波長λの平行光ＰＬを通す。これにより、波長λの平行光ＰＬがモールド１２の第１面１２Ａに入射する。このように、モールド１２に入射する平行光ＰＬの波長を制限することで、詳しくは後述するが、透過光パターン画像３００に含まれる表面特徴線４２０（図１４参照）を容易に検出することができる。なお、本実施形態では、光源２１０及び干渉フィルタ２２０の両方で第１面１２Ａに入射する平行光ＰＬの波長を決定しているが、いずれか一方のみで平行光ＰＬの波長を決定してもよい。
【００９０】
図９及び図１０（Ｂ）に示すように、撮像部２５０を構成するレンズ２３０は、モールド１２の下方、すなわち、モールド１２の第２面１２Ｂに対向する位置に配置されており、モールド１２を透過した平行光ＰＬの透過光を光検出器２４０の撮像面上に結像する。
【００９１】
撮像部２５０を構成する光検出器２４０は、レンズ２３０の下方、すなわち、レンズ２３０のモールド１２に対向する側とは反対側に配置されている。光検出器２４０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の撮像素子、又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の撮像素子であり、レンズ２３０により撮像面に結像された透過光を撮像する。光検出器２４０は、ＣＣＤ型の撮像素子、又はＣＭＯＳ型の撮像素子に特に限定されるものではない。
【００９２】
撮像部２５０では、モールド１２を透過した平行光ＰＬの透過光を撮像するため、モールド１２の第２面１２Ｂに焦点を合わせた状態で光検出器２４０による撮像を行う。なお、第２面１２Ｂに撮像部２５０の焦点を合わせる方法としては、例えば、第２面１２Ｂに撮像部２５０による焦点調整の目標となるマーク（凹凸文字や記号でも可）を形成しておき、このマークを目標にして撮像部２５０の焦点調整を行う方法、或いは第２面１２Ｂ上のゴミ、傷、各種の痕跡を目標にして撮像部２５０の焦点調整を行う方法などの各種の方法を採用してもよい。
【００９３】
図１０（Ｃ）に示すように、撮像部２５０は、光検出器２４０から出力される撮像信号に基づき、図示しない画像処理回路にて本発明の透過光画像に相当する透過光パターン画像３００の画像データを生成し、この画像データをコンピュータ２６０（図９参照）に出力する。
【００９４】
図９に戻って、画像処理システム２６は、詳しくは後述するが、透過光パターン画像３００の画像データを解析して、モールド１２の各針状凹部１４内に充填されている薬液２４の体積を求める。
【００９５】
図１０（Ｃ）に示したように、透過光パターン画像３００は、モールド１２の各針状凹部１４にそれぞれ対応する位置に、針状凹部１４を透過した透過光により形成される円形状（略円形状を含む）の明暗画像３１０を含む。明暗画像３１０は、画像パターンに相当するものであり、円形状の暗画像３２０と、暗画像３２０の外周を囲む環状（リング状）の明画像３３０とを含んで構成される。暗画像３２０は第２画像に相当し、明画像３３０は第１画像に相当する。
【００９６】
透過光パターン画像３００内の明暗画像３１０以外の領域は、暗画像３２０よりは明るくなるが明画像３３０よりは暗くなる灰色画像３４０となる。以下、このような透過光パターン画像３００が得られる理由について説明する。
【００９７】
図１１（Ａ）は、平行光ＰＬが入射するモールド１２の断面図であり、図１１（Ｂ）は、モールド１２を透過する平行光ＰＬの透過光の光路（進行方向）を説明するための説明図である。なお、図１１（Ｂ）では、図面の煩雑化を防止するために、図１１（Ａ）よりも図示する針状凹部１４の数を減らすと共に、針状凹部１４を図中横方向に拡大している。
【００９８】
図１１（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１面１２Ａ内の針状凹部１４が形成されていない領域である非形成領域Ａに入射した平行光ＰＬは、そのまま第２面１２Ｂに向けて直進する。これにより、第１面１２Ａの非形成領域Ａの図中下方に位置する第２面１２Ｂの第１領域Ｂから、平行光ＰＬの第１透過光ＴＬ１が出射する。
【００９９】
針状凹部１４の壁面のうちで２４内にある第１壁面部１４Ａに入射した平行光ＰＬは、第１壁面部１４Ａにて屈折される。ここで、モールド１２の材料であるシリコンゴムの屈折率は１．４０〜１．５０であり、薬液２４の屈折率（１．３５〜１．５０）に近い値になる。このため、第１壁面部１４Ａにて屈折される平行光ＰＬの屈折の程度は弱くなる。これにより、針状凹部１４の図中下方に位置する第２面１２Ｂの第２領域Ｃから、第１壁面部１４Ａにて屈折された平行光ＰＬの第２透過光ＴＬ２が出射される。なお、第２領域Ｃの中に、連通孔１６に対応する連通孔領域Ｃ１が含まれている。
【０１００】
針状凹部１４の壁面のうちで薬液２４の表面２４Ａよりも第１面１２Ａ側、すなわち、図中の表面２４Ａの上に位置する第２壁面部１４Ｂに入射した平行光ＰＬは、第２壁面部１４Ｂにて屈折される。ここで、モールド１２の材料であるシリコンゴムの屈折率（１．４０〜１．５０）は、空気の屈折率（１．００３）よりも大きくなる。このように空気とシリコンゴムとの屈折率が大きく異なるため、第２壁面部１４Ｂに入射した平行光ＰＬは第１壁面部１４Ａに入射した平行光ＰＬよりも大きく屈折する。これにより、第１領域Ｂの一部分である部分領域Ｂ１（第１領域内の一部分に相当）から、第２壁面部１４Ｂにて屈折された平行光ＰＬの第３透過光ＴＬ３が出射される。なお、第２壁面部１４Ｂは針状凹部１４の中心を中心とする環状の領域であるので、部分領域Ｂ１も針状凹部１４を中心とする環状の領域となる。また、図中の部分領域Ｂ２は、部分領域Ｂ１と第２領域Ｃとの間の環状の領域である。
【０１０１】
図１２（Ａ）は、モールド１２の針状凹部１４の断面図である。ここで、図１２（Ａ）では、針状凹部１４の縦横の比率を図１１（Ａ），（Ｂ）とは異ならせている。また、図１２（Ｂ）は、モールド１２を透過する平行光ＰＬの透過光（各透過光ＴＬ１〜ＴＬ３）の強度分布（透過光強度分布）を説明するためのグラフである。なお、図１２（Ｂ）に示すグラフの横軸は、第１面１２Ａに平行で且つ針状凹部１４の径方向の中心を通る任意の軸方向の位置を示す軸方向位置である。また、グラフの縦軸は透過光強度である。
【０１０２】
図１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、部分領域Ｂ１からは第１透過光ＴＬ１及び第３透過光ＴＬ３の合成光ＴＬ４が出射される。このため、部分領域Ｂ１から出射する合成光ＴＬ４の透過光強度が、部分領域Ｂ２から出射する第１透過光ＴＬ１の透過光強度、及び第２領域Ｃから出射する第２透過光ＴＬ２の透過光強度よりも高くなる。
【０１０３】
また、第２領域Ｃから出射される第２透過光ＴＬ２の透過光強度は、薬液２４を透過することで、第１透過光ＴＬ１及び合成光ＴＬ４の透過光強度よりも低くなる。この理由は、薬液２４に入射した平行光ＰＬは、薬液２４に含まれる薬剤の粒子等により散乱されるためである。また、連通孔領域Ｃ１から出射する第２透過光ＴＬ２の透過光強度は、モールド１２を透過する他の第２透過光ＴＬ２の透過光強度よりも高くなる。
【０１０４】
このように、モールド１２を透過した透過光の透過光強度分布は、部分領域Ｂ１から出射する合成光ＴＬ４の透過光強度が最も高くなり、部分領域Ｂ２から出射する第１透過光ＴＬ１の透過光強度が２番目に高くなり、第２領域Ｃから出射する第２透過光ＴＬ２の透過光強度が最も低くなる。
【０１０５】
図１２（Ｂ）に示した透過光強度分布では、部分領域Ｂ１と部分領域Ｂ２との境界の位置、すなわち合成光ＴＬ４と第１透過光ＴＬ１との境界の位置が、表面２４Ａと第２壁面部１４Ｂとの境界の位置を示す。第２壁面部１４Ｂで屈折される平行光ＰＬの屈折角度、及びモールド１２の厚みは一定であるので、表面２４Ａと第２壁面部１４Ｂとの境界の位置が変化すると、合成光ＴＬ４と第１透過光ＴＬ１との境界の位置も変化する。以下、図１３（Ａ）〜（Ｃ）を用いて具体的に説明する。
【０１０６】
図１３（Ａ）は、薬液２４の体積が異なる針状凹部１４、及び針状凹部１４Ｘの断面図である。図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）中の領域Ｍの拡大図である。図１３（Ｃ）は、図１２（Ｂ）に示した部分領域Ｂ１，Ｂ２の図中左側の境界部分の透過光強度を拡大した拡大図であって、針状凹部１４に対応する透過光強度（図中、実線で表示）及び針状凹部１４Ｘに対応する透過光強度（図中、点線で表示）をそれぞれ示す。ここでは、針状凹部１４内の薬液２４の体積を基準（１００％）として、針状凹部１４Ｘ内の薬液２４の体積が３％少なくなる場合を例に挙げて説明する。なお、本実施形態では、針状凹部１４Ｘ内の表面２４Ａが、針状凹部１４内の表面２４ＡよりもΔｈ（約４μｍ）だけ低くなる。
【０１０７】
図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、針状凹部１４Ｘでは、表面２４Ａと第２壁面部１４Ｂとの境界の位置が針状凹部１４における境界の位置よりもΔｈだけ低くなる。その結果、針状凹部１４Ｘに対応する合成光ＴＬ４と第１透過光ＴＬ１の境界の位置が、針状凹部１４に対応する合成光ＴＬ４と第１透過光ＴＬ１の境界の位置よりも前述の第２領域Ｃ側にΔｄだけずれる。このずれ量Δｄは、モールド１２の厚みや第２壁面部１４Ｂの屈折角度の大きさ等によって変わるが、例えば本実施形態では撮像素子の画素の４画素分の大きさである。なお、図示は省略するが、針状凹部１４Ｘの表面２４Ａが針状凹部１４の表面２４ＡよりもΔｈだけ高くなる場合には、このΔｈの大きさに応じて、合成光ＴＬ４と第１透過光ＴＬ１の境界の位置が逆方向にずれる。
【０１０８】
このように、表面２４Ａ、及び第２壁面部１４Ｂの境界の位置と、合成光ＴＬ４及び第１透過光ＴＬ１の境界の位置とは一対一で対応している。従って、合成光ＴＬ４と第１透過光ＴＬ１の境界の位置は、針状凹部１４内に充填されている薬液２４の表面２４Ａの位置を示している。
【０１０９】
なお、前述の図１１（Ｂ）及び図１２（Ｂ）及び図１３（Ｃ）は、モールド１２の第１面１２Ａに対して平行な一方向における一次元の透過光強度分布を示した図であり、モールド１２を透過した透過光の実際の透過光強度分布は２次元で表される。
【０１１０】
図１４は、図１０（Ｃ）に示した透過光パターン画像３００の一部を拡大した拡大図である。図１４に示すように、前述の部分領域Ｂ１から出射した合成光ＴＬ４により明暗画像３１０の明画像３３０が形成される。また、部分領域Ｂ２から出射した第１透過光ＴＬ１と、第２領域Ｃから出射した第２透過光ＴＬ２とにより明暗画像３１０の暗画像３２０が形成される。また、部分領域Ｂ１及び部分領域Ｂ２以外の第１領域Ｂから出射した第１透過光ＴＬ１により灰色画像３４０が形成される。従って、モールド１２を透過した平行光ＰＬの透過光を撮像部２５０で撮像することで、個々の針状凹部１４に対応する位置に明暗画像３１０を含む透過光パターン画像３００が得られる。
【０１１１】
なお、前述の図１２（Ｂ）に示したように、部分領域Ｂ２から出射する第１透過光ＴＬ１の透過光強度は、第２領域Ｃから出射する第２透過光ＴＬ２の透過光強度よりも高くなる。また、連通孔領域Ｃ１から出射する第２透過光ＴＬ２の透過光強度は、他の第２透過光ＴＬ２の透過光強度よりも高くなる。その結果、暗画像３２０の中心部分と周縁部分とが暗画像３２０の他の部分よりも明るくなる。
【０１１２】
このように透過光パターン画像３００では、合成光ＴＬ４により明画像３３０が形成され、第１透過光ＴＬ１等により暗画像３２０が形成される。このため、透過光パターン画像３００の明暗画像３１０ごとの暗画像３２０と明画像３３０との境界の位置が、針状凹部１４ごとの表面２４Ａと第２壁面部１４Ｂとの境界の位置を示す表面特徴線４２０となる。
【０１１３】
図１５（Ａ），（Ｂ）は、針状凹部１４内の表面２４Ａが第１面１２Ａに対して平行である場合の透過光パターン画像３００の正面図、及びモールド１２の断面図である。また、図１５（Ｃ），（Ｄ）は、針状凹部１４内の表面２４Ａが第１面１２Ａに対して傾いている場合の透過光パターン画像３００の正面図、及びモールド１２の断面図である。
【０１１４】
図１５（Ａ），（Ｂ）に示すように、針状凹部１４内の表面２４Ａが第１面１２Ａに対して平行である場合には、この針状凹部１４に対応する透過光パターン画像３００内の明暗画像３１０からは真円状の表面特徴線４２０が検出される。一方、図１５（Ｃ），（Ｄ）に示すように、針状凹部１４内の表面２４Ａが第１面１２Ａに対して傾いている場合には、この針状凹部１４に対応する透過光パターン画像３００内の明暗画像３１０からは楕円状の表面特徴線４２０が検出される。
【０１１５】
また、図示は省略するが、針状凹部１４内の表面２４Ａの高さが高くなるのにしたがって表面特徴線４２０で囲まれる暗画像３２０の面積が大きくなり、逆に針状凹部１４内の表面２４Ａの高さが低くなるのにしたがって表面特徴線４２０で囲まれる暗画像３２０の面積が小さくなる。従って、透過光パターン画像３００を解析して針状凹部１４ごとの表面特徴線４２０を検出することで、針状凹部１４ごとの表面２４Ａと第２壁面部１４Ｂとの境界の位置、すなわち、針状凹部１４ごとの表面２４Ａの形状及び高さを検出することができる。
【０１１６】
なお、本実施形態では、前述の通り、干渉フィルタ２２０等を用いてモールド１２の第１面１２Ａに入射する平行光ＰＬの波長を制限している。第２壁面部１４Ｂで屈折される平行光ＰＬの屈折角度は平行光ＰＬの波長によって変わるため、波長によって第２面１２Ｂから出射する第３透過光ＴＬ３の出射位置にずれが生じる。このため、第１面１２Ａに入射する平行光ＰＬの波長の制限を行わない場合、第３透過光ＴＬ３の波長ごとの出射位置のずれにより明画像３３０の境界が不明瞭になり、表面特徴線４２０の検出が困難になるおそれがある。これに対して本実施形態では、第１面１２Ａに入射する平行光ＰＬの波長を制限しているので、透過光パターン画像３００に含まれる表面特徴線４２０を容易に検出することができる。
【０１１７】
図８（Ａ）から図８（Ｄ）に示すように、各針状凹部１４内への薬液２４の充填後、モールド１２を乾燥させることで、各針状凹部１４内の液体状態の薬液２４から水が蒸発し、固化されて最終的に薬剤２６となる。薬液２４の結晶である薬剤２６の光学特性（屈折率や光吸収率など）は、薬剤２６の種類によって変わる。
【０１１８】
一方、薬液２４は、水が約８０％を占め、薬剤２６の割合が数％であり、残りはＨＥＳ（hydroxyethyl starch）溶液等である。したがって、薬液２４は水及びＨＥＳ溶液等が９５％を占めているので、水が薬液２４の光学特性を決定している。このため、薬液２４中の薬剤２６の種類が変わったとしても、薬液２４の光学特性は大きくは変わらない。
【０１１９】
そこで、測定装置２００では、薬液２４に含まれる水に着目して、各針状凹部１４内に充填された薬液２４の体積を測定する。測定装置２００よる測定時期は、薬液２４に含まれる水が蒸発して薬剤２６に固化する前であり、具体的には、針状凹部１４への薬液２４の充填直後（図８（Ａ）参照）、及び薬液２４の乾燥中（図８（Ｂ）、（Ｃ）参照）であることが好ましい。
【０１２０】
図１０に示すように、撮像部２５０から入力された透過光パターン画像３００の画像データを解析して、表面位置検出部２７０により表面特徴線４２０を検出し、測定部２８０により表面特徴線４２０と後述する事前測定データとから薬液２４の形状を測定する。測定部２８０から形状データが体積算出部２９０に出力され、体積算出部２９０において形状データとして記憶される。体積算出部２９０は計測システム１００の算出部１０５に相当する。
【０１２１】
体積算出部２９０には、図６に示す共焦点顕微鏡１１０から求められたモールド１２の針状凹部１４の３次元形状の情報が記憶されている。体積算出部２９０は薬液２４の表面の３次元形状と針状凹部１４の３次元形状とにより画成される空間（即ち、薬液２４の体積）を算出する。
【０１２２】
表面位置検出部２７０は、光検出器２４０から入力された透過光パターン画像３００の画像データを解析して、針状凹部１４ごとの明暗画像３１０からそれぞれ表面特徴線４２０を検出する。例えば、透過光パターン画像３００では、白色の明画像３３０の輝度値が最も高くなり、逆に黒色の暗画像３２０の輝度値が最も低くなり、灰色画像の輝度値は明画像３３０の輝度値よりは低くなるが暗画像３２０の輝度値よりは高くなる。したがって、表面位置検出部２７０は、透過光パターン画像３００の画像データの全画素の輝度値を検出して比較することで、透過光パターン画像３００から明画像３３０及び暗画像３２０を検出する。
【０１２３】
次いで、表面位置検出部２７０は、明画像３３０、及び暗画像３２０の検出結果に基づき、明画像３３０、及び暗画像３２０の境界を検出することで、針状凹部１４ごとの表面特徴線４２０を検出する。そして、表面位置検出部２７０は、透過光パターン画像３００の画像データ、及び表面特徴線４２０の位置情報を測定部２８０に出力する。なお、表面特徴線４２０の検出方法は特に限定されるものではなく、公知の画像解析法にて検出してもよい。
【０１２４】
測定部２８０、表面位置検出部２７０の検出結果以外に、事前測定データを用いる。次に、事前測定データについて説明する。事前測定データは、第１面１２Ａに平行で且つ表面高さが異なる２種類の表面２４Ａの表面特徴線４２０の半径（以下、表面特徴線半径という）、及び２種類の表面２４Ａの表面高さを事前に測定したデータである。
【０１２５】
事前測定データ５２は、図１６（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１面１２Ａに平行で且つ液面高さが互いに異なる第１表面２４ＡＨ、及び第２表面２４ＡＬの表面特徴線半径及び液面高さを測定したものである。ここで、図１６（Ａ）は、薬液２４の充填により各針状凹部１４内に第１表面２４ＡＨが形成されているモールド１２Ｈの断面図である。また、図１６（Ｂ）は、薬液２４の充填により各針状凹部１４内に第２表面２４ＡＬが形成されているモールド１２Ｌの断面図である。本実施形態では、第１表面２４ＡＨの方が第２表面２４ＡＬよりも表面高さが高くなる。
【０１２６】
第１表面２４ＡＨ、及び第２表面２４ＡＬの各々の表面特徴線半径の測定を行う際には、最初に、測定装置２００にモールド１２Ｈ，１２Ｌをそれぞれセットして、撮像部２５０によりモールド１２Ｈ，１２Ｌを透過した透過光を撮像する。
【０１２７】
図１６（Ｃ）は、図１６（Ａ）に示すモールド１２Ｈの透過光を撮像部２５０が撮像して生成した透過光パターン画像３００Ｈの正面図である。また、図１６（Ｄ）は、図１６（Ｂ）に示すモールド１２Ｌの透過光を撮像部２５０が撮像して生成した透過光パターン画像３００Ｌの正面図である。図１６（Ｃ）及び図１６（Ｄ）に示す透過光パターン画像３００Ｈ，３００Ｌの画像データに基づき、後述のように、第１表面２４ＡＨ、及び第２表面２４ＡＬの各々の表面特徴線半径の測定が行われる。
【０１２８】
図１７（Ａ）は、第１表面２４ＡＨの表面特徴線半径の測定を説明するための説明図であり、図１７（Ｂ）は、第２表面２４ＡＬの表面特徴線半径の測定を説明するための説明図である。
【０１２９】
図１７（Ａ），（Ｂ）の上段及び中段に示すように、本実施形態では、撮像部２５０が生成したモールド１２Ｈ，１２Ｌごとの透過光パターン画像３００Ｈ，３００Ｌの画像データを前述の光検出器２４０により取得し、両画像データをそれぞれ表面位置検出部２７０により解析することで、モールド１２Ｈ，１２Ｌごとの表面特徴線４２０を検出する。
【０１３０】
次いで、図１７（Ａ），（Ｂ）の下段に示すように、針状凹部１４の中心（略中心を含む）からモールド１２Ｈの表面特徴線４２０の上の複数点の各々までの距離を示す表面特徴線半径ＲＨを測定し、複数点ごとの表面特徴線半径ＲＨの平均値を事前測定データとして測定部２８０に記憶する。また、針状凹部１４の中心（略中心を含む）からモールド１２Ｌの表面特徴線４２０の上の複数点の各々までの距離を示す表面特徴線半径ＲＬを測定し、複数点ごとの表面特徴線半径ＲＬの平均値を事前測定データとして測定部２８０に記憶する。なお、表面特徴線半径ＲＨは第１半径に相当し、表面特徴線半径ＲＬは第２半径に相当する。また、本実施形態では、後述する半径検出部により表面特徴線半径ＲＨ，ＲＬの測定を行う。
【０１３１】
ここで、針状凹部１４の中心、すなわち、連通孔１６（連通孔領域Ｃ１）から出射する第２透過光ＴＬ２の透過光強度は、前述の通り、連通孔領域Ｃ１以外の第２領域Ｃから出射する第２透過光ＴＬ２の透過光強度よりも高くなる。このため、透過光パターン画像３００の上で針状凹部１４の中心は判別可能である。
【０１３２】
また、前述の表面特徴線半径ＲＨ，ＲＬの平均値とは、例えば、針状凹部１４ごとに検出された全ての表面特徴線４２０の上の複数点までの表面特徴線半径ＲＨ，ＲＬの各々の平均値であってもよいし、全てではなく代表の表面特徴線４２０の上の複数点までの表面特徴線半径ＲＨ，ＲＬの各々の平均値でもよい。
【０１３３】
図１８は、第１表面２４ＡＨの液面高さの検出と、第２表面２４ＡＬの液面高さの検出とを説明するための説明図である。図１８に示すように、第２面１２Ｂから第１表面２４ＡＨの中心（略中心を含む）までの第１表面高さＤＨの検出、及び第２面１２Ｂから第２表面２４ＡＬの中心（略中心を含む）までの第２表面高さＤＬの検出は、公知のレーザー共焦点顕微鏡にて行われる。第１表面高さＤＨ及び第２表面高さＤＬの検出結果は、事前測定データとして測定部２８０に記憶される。
【０１３４】
このような表面特徴線半径ＲＨ，ＲＬの平均値と、第１表面高さＤＨ及び第２表面高さＤＬとにより構成される事前測定データは、事前に測定されて測定部２８０に記憶される。
【０１３５】
図９に戻って、測定部２８０は、表面位置検出部２７０の検出結果と、測定部２８０に記憶された事前測定データとに基づき薬液２４の形状を測定する。測定部２８０では、表面２４Ａの表面特徴線半径を検出する半径検出部（不図示）と、表面２４Ａの表面高さを検出する表面高さ検出部（不図示）とを備えている。
【０１３６】
図１９（Ａ）は、測定部２８０の半径検出部による表面特徴線半径の検出処理を説明するための説明図である。図１９（Ｂ）は、測定部２８０の液面高さ検出部による液面高さの検出処理を説明するための説明図である。
【０１３７】
図１９（Ａ）に示すように、半径検出部は、表面位置検出部２７０から入力される表面特徴線４２０の検出結果及び透過光パターン画像３００の画像データに基づき、針状凹部１４の中心（略中心を含む）から表面特徴線４２０の１周の各点ＣＸ（図中では１点のみ表示）までの距離を示す表面特徴線半径ＲＸを検出する。この表面特徴線半径ＲＸは、第３半径に相当する。そして、半径検出部は、表面特徴線４２０の上の各点ＣＸの表面特徴線半径ＲＸの検出結果を液面高さ検出部に出力する。
【０１３８】
図１９（Ｂ）に示すように、表面高さ検出部は、表面特徴線４２０の上の各点ＣＸについて第２面１２Ｂからの第３表面高さＤＸを検出する。この表面高さ検出部は、半径検出部から入力された各点ＣＸの表面特徴線半径ＲＸの検出結果と、測定部２８０に記憶されている事前測定データ５２（ＲＨ、ＲＬ、ＤＨ、ＤＬ）とに基づき、表面高さ計算処理を行って各点ＣＸの第３液面高さＤＸを検出する。
【０１３９】
図２０は、表面高さ検出部による表面高さ計算処理を説明するための説明図である。針状凹部１４の形状は一定であるので、図２０に示すように、「表面特徴線半径」と「表面高さ」との間には一対一の関係が成り立ち、この関係は事前測定データ５２（ＲＨ、ＲＬ、ＤＨ、ＤＬ）により規定される一次関数で表される。このため、表面高さ検出部は、下記式（１）に各点ＣＸの表面特徴線半径ＲＸの検出結果を代入することにより、各点ＣＸの第３液面高さＤＸの求めることができる。これにより、表面特徴線４２０の一周の表面高さが測定される。そして、液面高さ検出部は、表面特徴線４２０の上の各点ＣＸの第３液面高さＤＸの測定結果を薬液２４の形状データとして体積算出部２９０に出力する。
【０１４０】
【数１】
0006355262.tif 000002
【０１４１】
本実施の形態では、表面位置検出部２７０まで含む測定装置２００が第２の検出部１０３を構成する。また、測定対象物が針状凹部１４に充填された薬液２４であるので、半径検出部、及び表面高さ検出部を含む測定部２８０が第２の測定部１０４を構成する。
【０１４２】
図１０に戻って、体積算出部２９０は、測定部２８０か入力される表面特徴線４２０上の各点ＣＸの表面特徴線半径ＲＸ及び第３液面高さＤＸの形状データと、図６の共焦点顕微鏡１１０により取得され針状凹部１４の形状データとに基づき、針状凹部１４内に充填される薬液２４の体積を演算する。
【０１４３】
各点ＣＸの表面特徴線半径ＲＸ、及び液面高さＤＸの検出結果に基づき、針状凹部１４内での表面２４Ａの形状（傾きを含む）及び表面高さを検出することができる。また、針状凹部形状データに基づき針状凹部１４の形状も既知である。したがって、体積算出部２９０は、針状凹部１４内での表面２４Ａの形状及び液面高さと、針状凹部１４の形状とに基づき、針状凹部１４内に充填される薬液２４の体積を算出することができる。
【０１４４】
上述の方法で、モールド１２の全ての針状凹部１４内に充填された薬液２４の体積を算出することができる。この薬液２４の体積の算出結果は、モールド１２の針状凹部１４ごとの薬液２４の体積の測定結果として記憶部（不図示）に記憶される。
【０１４５】
また、体積算出部２９０は、針状凹部１４内の薬液２４の体積の測定結果に基づき、針状凹部１４内の薬液２４に含まれる薬剤２６の量を算出することができる。
【０１４６】
＜第３の態様＞
［測定装置の全体構成］
第３の態様は薬液に入射される光の吸収を利用する方式である。図２１は、本発明の測定方法及び測定装置に係る測定装置５００の概略図である。この測定装置５００は、モールド１２の針状凹部１４内に充填された薬剤２６の水溶液である薬液２４の体積を測定する。この測定装置５００は、大別して、撮像ユニット５００Ａと、装置本体５００Ｂとにより構成されている。
【０１４７】
モールド１２の第２面１２Ｂには、各針状凹部１４にそれぞれ連通する複数の連通孔１６が形成されている。モールド１２は、各針状凹部１４内への薬液２４の充填後に、第１面１２Ａを図中上向きにし、第２面１２Ｂを図中下向きにした状態で撮像ユニット５００Ａにセットされる。
【０１４８】
図２２は、薬液２４に含まれる水１９の光吸収特性を説明するための説明図である。図２２に示すように、水１９に入射する光の強度をＩ０とし、水を透過した光の強度をＩ（Ｉ＜Ｉ０）とし、光が水１９の中を通る（透過する）距離をＨとし、波長λの光についての水１９の光吸収係数をαλとした場合に、水１９の光吸収特性は次式で表される。
【０１４９】
【数２】
0006355262.tif 000003
【０１５０】
上記［数１］式によれば、水１９による光の吸収と、光が水１９の中を通る距離Ｈとの間には一定の関係が成り立つため、水１９による光の吸収を測定すれば距離Ｈが求められる。
【０１５１】
図２３は、水１９の光吸収の分布を示す光吸収分布のグラフである。このグラフの横軸は光の波長域λ（ｎｍ）であり、縦軸は光の吸収率［ｌｏｇ（Ｉ０／Ｉ）］である。図２３に示すように、光の波長λが約１４００ｎｍ及び約１９００ｎｍである場合に、水１９による光吸収が大きくなる。従って、例えば波長λが約１４００ｎｍの光に着目すると、水１９が少ない場合（上記の距離Ｈが短い場合）には光の吸収率が小さくなり、逆に水１９が多い場合（上記の距離Ｈが長い場合）には光の吸収率が大きくなる。
【０１５２】
図２４は、薬液２４の光吸収の分布を示す光吸収分布（図中、実線で表示）のグラフである。このグラフの横軸及び縦軸は図２３に示したグラフと同じである。また、図２４中には、モールド１２の光吸収分布（図中、点線で表示）も表示している。
【０１５３】
図２４に示すように、薬液２４の光吸収分布は、前述の図２３に示した水１９の光吸収分布と基本的に同じであり、波長λが約１４００ｎｍ及び約１９００ｎｍの付近で光の吸収率が高くなる。従って、薬液２４に含まれている水１９以外の成分（薬剤２６など）は、薬液２４に含まれる水１９による光吸収に基本的には影響を及ぼしていない。そこで、測定装置５００では、薬液２４に含まれる水１９による光吸収に着目することで、薬液２４に含まれる薬剤２６の種類に関係なく、針状凹部１４内に充填されている薬液２４の体積を測定する。
【０１５４】
薬液２４は、水が約８０％を占め、薬剤２６の割合が数％であり、残りはＨＥＳ（hydroxyethyl starch）溶液等である。従って、薬液２４は水及びＨＥＳ溶液等が９５％を占めているので、薬液２４に含まれる水が薬液２４の光学特性を決定している。このため、薬液２４中の薬剤２６の種類が変わったとしても、薬液２４の光学特性は大きくは変わらない。そこで、測定装置５００では、薬液２４に含まれる水の光吸収特性に着目して、各針状凹部１４内に充填された薬液２４の体積（体積）を測定する。
【０１５５】
したがって、測定装置５００による測定時期は、薬液２４に含まれる水が蒸発して薬剤２６が固化する前であり、具体的には、針状凹部１４への薬液２４の充填直後（図８（Ａ）参照）、及び薬液２４の乾燥中（図８（Ｂ）、（Ｃ）参照）であることが好ましい。
【０１５６】
なお、モールド１２の乾燥中に測定を行う場合には、薬液２４の状態が安定する一定の時間帯に行うことが好ましい。薬液２４の状態が安定する一定の時間帯は、ＭＮＡ２９の製造条件（薬剤２６の種類、針状凹部１４の形状、乾燥時の温度など）により変化するため、製造条件ごとに実験やシミュレーションを行って決定することができる。
【０１５７】
図２１に戻って、測定装置５００による測定では、最初に、撮像ユニット５００Ａによりモールド１２の第２面１２Ｂに対して測定光を垂直に入射し、モールド１２の各部（薬液２４等）を透過して第１面１２Ａから出射した透過光を撮像して、透過光の撮像画像データを得る。次いで、装置本体５００Ｂにより、撮像画像データを解析して透過光の透過光強度を検出し、この検出結果に基づき、透過光が各針状凹部１４内の薬液２４を透過した距離Ｈを検出する。各針状凹部１４内の表面２４Ａの各位置からそれぞれ出射する透過光についての距離Ｈを検出することで、各針状凹部１４内に充填されている薬液２４の体積を検出することができる。
【０１５８】
この際に、上記［数１］式を用いた距離Ｈの算出を適用できるのは、モールド１２を透過しない測定光の透過光、すなわち、連通孔１６から針状凹部１４内の薬液２４に直接入射した測定光の透過光だけである。モールド１２内を透過して針状凹部１４内の薬液２４に入射した測定光の透過光は、針状凹部１４の内面と薬液２４との境界面での屈折等の影響を受ける。このため、この透過光の透過光強度は、薬液２４（水１９）による光吸収以外の影響を受けた値となるので、上記［数１］式では距離Ｈを正確に算出することができない。
【０１５９】
そこで、測定装置５００では、撮像ユニット５００Ａにより波長域の異なる２種類の測定光を用いてモールド１２の透過光を撮像して２種類の撮像画像データを取得し、装置本体５００Ｂにより２種類の撮像画像データを解析して、各針状凹部１４内の表面２４Ａの各位置からそれぞれ出射する透過光の距離Ｈを検出する。
【０１６０】
＜撮像ユニットの構成＞
図２５は、図２１に示した撮像ユニット５００Ａの具体的な構成の一例を示す撮像ユニット５００Ａの側面図である。
【０１６１】
図２１及び図２５に示すように、撮像ユニット５００Ａは、大別して、ＸＹＺステージ５１０と、光源５２０と、波長選択フィルタ５３０と、撮像光学系５４０と、光検出器５５０と、を備える。
【０１６２】
ＸＹＺステージ５１０は、光透過性を有する透明ステージである。このＸＹＺステージ５１０は、針状凹部１４内に薬液２４が充填されたモールド１２を、Ｘ軸及びＹ軸及びＺ軸（図２１参照）の各方向に移動自在に支持する。また、ＸＹＺステージ５１０は、後述の装置本体５００Ｂの制御の下、図示しないステージ駆動機構によりＸＹＺ軸の各方向に位置調整される。これにより、モールド１２の位置を、その第１面１２Ａ及び第２面１２Ｂに平行な平行方向（以下、単に平行方向という）と、その第１面１２Ａ及び第２面１２Ｂに垂直な高さ方向（以下、単に高さ方向という）とに位置調整することができる。
【０１６３】
光源５２０は、第１入射部及び第２入射部に相当するものであり、モールド１２の第２面１２Ｂ側、すなわち、モールド１２の図中下方に配置されている。この光源５２０は、薬液２４の充填後のモールド１２の第２面１２Ｂに向けて測定光ＰＬ（第１測定光及び第２測定光に相当）を出射する。この測定光ＰＬは、第２面１２Ｂ（第１面１２Ａ）と直交（略直交を含む）する平行光である。測定光ＰＬは、前述の水１９による光の吸収率が高くなる波長帯域の光、すなわち、赤外光（Infrared光：ＩＲ光）であることが好ましい。
【０１６４】
波長選択フィルタ５３０は、光源５２０とＸＹＺステージ５１０との間に配置されている。波長選択フィルタ５３０は、第１フィルタに相当する第１干渉フィルタ５３０Ａと第２フィルタに相当する第２干渉フィルタ５３０Ｂとを有しており、両干渉フィルタ５３０Ａ，５３０Ｂの一方を選択的に測定光ＰＬの光路である撮像光路（本発明の光路に相当）に挿入する。波長選択フィルタ５３０は、装置本体５００Ｂの制御の下、撮像光路に挿入する干渉フィルタ（第１干渉フィルタ５３０Ａ及び第２干渉フィルタ５３０Ｂ）の切り替えを行う。
【０１６５】
なお、図中では、図面の煩雑化を防止するため、両干渉フィルタ５３０Ａ，５３０Ｂが撮像光路に挿入された状態を図示している。また、撮像光路とは、光源５２０から出射した測定光ＰＬが後述の光検出器５５０に到達するまでの光路である。
【０１６６】
第１干渉フィルタ５３０Ａ、及び第２干渉フィルタ５３０Ｂとしては、例えば、透過する測定光ＰＬの波長域を制限するバンドパスフィルタが用いられる。第１干渉フィルタ５３０Ａは、光源５２０から入射する測定光ＰＬのうち、中心波長が波長λ１となる本発明の第１波長域（以下、単に「波長域λ１」と省略する）の測定光ＰＬを通す。これにより、波長域λ１の測定光ＰＬがモールド１２の第２面１２Ｂに入射する。一方、第２干渉フィルタ５３０Ｂは、光源５２０から入射する測定光ＰＬのうち、中心波長が波長λ１とは異なる波長λ２となる本発明の第２波長域（以下、単に「波長域λ２」と省略する）の測定光ＰＬを通す。これにより、波長域λ２の測定光ＰＬがモールド１２の第２面１２Ｂに入射する。なお、波長域λ１の測定光ＰＬと波長域λ２の測定光ＰＬの強度は同じである。
【０１６７】
このように撮像光路に挿入する干渉フィルタ（第１干渉フィルタ５３０Ａ及び第２干渉フィルタ５３０Ｂ）の切り替えを行うことで、モールド１２の第２面１２Ｂに波長域の異なる２種類（波長域λ１、波長域λ２）の測定光ＰＬを入射させることができる。なお、第１干渉フィルタ５３０Ａが撮像光路に挿入されている状態で光源５２０から出射される測定光ＰＬが第１測定光に相当し、第２干渉フィルタ５３０Ｂが撮像光路に挿入されている状態で光源５２０から出射される測定光ＰＬが第２測定光に相当する。
【０１６８】
波長域λ１及び波長域λ２の選択については、詳しくは後述するが、波長域λ１の測定光ＰＬは、波長域λ２の測定光ＰＬよりも水１９による吸収の程度が弱くなる（光の吸収率が小さくなる）波長域の光である。逆に、波長域λ２の測定光ＰＬは、波長域λ１の測定光ＰＬよりも水１９による吸収の程度が強くなる（光吸収率が大きくなる）波長域の光である。
【０１６９】
撮像光学系５４０は、モールド１２の第１面１２Ａ側、すなわち、モールド１２の図中上方に配置されている。この撮像光学系５４０は、モールド１２（針状凹部１４内の薬液２４を含む）を透過した波長域λ１の測定光ＰＬの透過光ＴＬ、及び波長域λ２の測定光ＰＬの透過光ＴＬをそれぞれ光検出器５５０まで導き、この光検出器５５０の撮像面上に結像させる。ここで、波長域λ１の透過光ＴＬは本発明の第１透過光に相当し、波長域λ２の透過光ＴＬは本発明の第２透過光に相当する。
【０１７０】
光検出器５５０は、撮像光学系５４０の上方に配置されている。光検出器５５０は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型の撮像素子またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型の撮像素子を含んで構成されている。この光検出器５５０は、波長域λ１及び波長域λ２を含む波長帯域、すなわち、赤外域に感度をもって透過光ＴＬの撮像が可能な赤外カメラである。光検出器５５０は、装置本体５００Ｂの制御の下、撮像光学系５４０より撮像素子の撮像面に結像された波長域λ１の透過光ＴＬと、波長域λ２の透過光ＴＬとをそれぞれ撮像する。
【０１７１】
この際に、光検出器５５０では、モールド１２の第１面１２Ａを透過した透過光ＴＬを撮像するため、撮像光学系５４０を通して第１面１２Ａに焦点（以下、撮像焦点という）を合わせた状態で撮像を行う。なお、第１面１２Ａに撮像焦点を合わせる方法としては、例えば、第１面１２Ａに焦点調整の目標となるマーク（凹凸文字や記号でも可）を形成しておき、このマークを目標にして焦点調整を行う方法、或いは第１面１２Ａ上のゴミ、傷、各種の痕跡を目標にして焦点調整を行う方法などの各種の方法を採用してもよい。
【０１７２】
光検出器５５０は、撮像光学系５４０を通して波長域λ１の透過光ＴＬが撮像素子の撮像面に結像された場合には、波長域λ１の透過光ＴＬを撮像して第１撮像画像データＤ１を生成し、この第１撮像画像データＤ１を装置本体５００Ｂへ出力する。一方、光検出器５５０は、撮像光学系５４０を通して波長域λ２の透過光ＴＬが撮像素子の撮像面に結像された場合には、波長域λ２の透過光ＴＬを撮像して第２撮像画像データＤ２を生成し、この第２撮像画像データＤ２を装置本体５００Ｂへ出力する。これら第１撮像画像データＤ１及び第２撮像画像データＤ２は同サイズで且つ同画素数である。
【０１７３】
なお、本実施形態では、光検出器５５０の撮像素子の解像度の関係から、１回の撮像で得られる第１撮像画像データＤ１に基づく画像、及び第２撮像画像データＤ２に基づく画像に含まれる針状凹部１４の数は１または数個である（図２６参照）。従って、本実施形態では、前述のＸＹＺステージ５１０でモールド１２を平行方向（ＸＹ軸方向）に移動させながら、モールド１２の個々の針状凹部１４内の薬液２４を透過した波長域λ１の透過光ＴＬ及び波長域λ２の透過光ＴＬをそれぞれ光検出器５５０で個別に撮像する。これにより、針状凹部１４ごとの第１撮像画像データＤ１及び第２撮像画像データＤ２が、光検出器５５０から装置本体５００Ｂへ出力される。
【０１７４】
図２６（Ａ）は、第１撮像画像データＤ１に基づく画像の正面図であり、図２６（Ｂ）は、第２撮像画像データＤ２に基づく画像の正面図である。前述の通り、波長域λ１の測定光ＰＬは、波長域λ２の測定光ＰＬよりも薬液２４中の水１９により吸収され難い波長域の光であり、逆に波長域λ２の測定光ＰＬは、波長域λ１の測定光ＰＬよりも薬液２４中の水１９により強く吸収される波長域の光である。このため、図２６（Ａ），（Ｂ）に示すように、第１撮像画像データＤ１に基づく画像は第２撮像画像データＤ２に基づく画像よりも明るい画像となり、逆に第２撮像画像データＤ２に基づく画像は第１撮像画像データＤ１に基づく画像よりも暗い画像となる。
【０１７５】
モールド１２を透過した波長域λ１及び波長域λ２の透過光ＴＬの中で、針状凹部１４内の薬液２４を透過した透過光ＴＬは、薬液２４中の水１９に光吸収されるため、モールド１２内の薬液２４以外の領域を透過した透過光ＴＬよりも透過光強度が低くなる。このため、第１撮像画像データＤ１に基づく画像及び第２撮像画像データＤ２に基づく画像内において、針状凹部１４内に充填されている薬液２４に対応する領域は暗画像となり、他の領域は明画像となる。
【０１７６】
この際に、前述の通り、連通孔１６を通って薬液２４を透過した透過光ＴＬは、モールド１２及び薬液２４を透過した透過光ＴＬとは異なり、針状凹部１４の内面と薬液２４との境界面での屈折等の影響を受けない。このため、連通孔１６を介して薬液２４を透過した透過光ＴＬの透過光強度は、モールド１２及び薬液２４を透過した透過光ＴＬの透過光強度よりも高くなる。その結果、第２撮像画像データＤ２に基づく画像よりも明るくなる第１撮像画像データＤ１に基づく画像内では、薬液２４に対応する暗画像の中心部、すなわち、連通孔１６に対応する領域が明るくなる（輝度が高くなる）。
【０１７７】
このように、少なくとも第１撮像画像データＤ１に基づく画像内では、連通孔１６に対応する領域を認識することができる。これにより、第１撮像画像データＤ１に基づく画像上で、光検出器５５０の撮像素子の中心と、針状凹部１４の中心である連通孔１６との位置合わせが可能となる。
【０１７８】
なお、モールド１２における針状凹部１４内の薬液２４以外の領域（シリコンゴム領域）では測定光ＰＬが光吸収されないので、第１撮像画像データＤ１に基づく画像及び第２撮像画像データＤ２に基づく画像において、薬液２４以外の領域の明るさ（輝度）は同じ又はほぼ同じになる。
【０１７９】
次に、本実施の形態の原理について説明する。図２７は、１つの針状凹部１４に対応する波長域λ１の透過光ＴＬの透過光強度Ｉλ１の分布（図中、実線で表示）と、波長域λ２の透過光ＴＬの透過光強度Ｉλ２の分布（図中、点線で表示）とを示したグラフである。このグラフの横軸は、針状凹部１４の径方向の中心（図２６（Ａ），（Ｂ）に示す各撮像画像データＤ１，Ｄ２の中心）を通り且つ第２面１２Ｂに平行な任意の軸に沿った針状凹部１４の径方向位置を示す。従って、グラフの横軸の中心が前述の連通孔１６の位置に対応している。また、グラフの縦軸は透過光ＴＬの透過光強度である。なお、図２７では、透過光強度の分布を１次元で表しているが、各撮像画像データＤ１，Ｄ２を解析して得られる実際の透過光強度の分布は２次元で表される。
【０１８０】
前述の通り、針状凹部１４内の薬液２４を透過した波長域λ１及び波長域λ２の透過光ＴＬは、薬液２４に含まれる水１９により光吸収されるが、波長域λ２の透過光ＴＬは波長域λ１の透過光ＴＬよりも水１９により吸収され易い。このため、図２７に示すように、針状凹部１４内の薬液２４を透過した波長域λ２の透過光ＴＬの透過光強度Ｉλ２は、薬液２４内の同じ光路を透過して表面２４Ａから出射した波長域λ１の透過光ＴＬの透過光強度Ｉλ１よりも低くなる。従って、任意の径方向位置を「ｘ」とした場合、Ｉλ１＞Ｉλ２を満たす径方向位置ｘは、針状凹部１４内で薬液２４が充填されている領域を示す。このため、各撮像画像データＤ１，Ｄ２を解析して得られる２次元の透過光強度Ｉλ１，Ｉλ２の分布から、針状凹部１４内の薬液２４の表面２４Ａの領域を判別することができる。
【０１８１】
一方、モールド１２の薬液２４以外の領域（シリコンゴム領域）では薬液２４に含まれる水１９による光吸収は発生しない。このため、この領域内で同一の光路を通ってモールド１２の同一位置から出射した波長域λ１及び波長域λ２の透過光ＴＬの透過光強度は、ほぼ同じ大きさになる。このため、Ｉλ１≒Ｉλ２を満たす径方向位置ｘは、モールド１２の薬液２４以外の領域（シリコンゴム領域）を示す。
【０１８２】
図２８（Ａ）は、図２７に示したグラフの一部分を拡大して表示した拡大図である。図２８（Ｂ）は、（Ａ）に示した径方向位置ｘに入射する波長域λ１の測定光ＰＬ（透過光ＴＬ）のモールド１２（針状凹部１４内の薬液２４を含む）内での光路を説明するための説明図である。図２８（Ｃ）は、（Ａ）に示した径方向位置ｘに入射する波長域λ２の測定光ＰＬ（透過光ＴＬ）のモールド１２内での光路を説明するための説明図である。なお、図中の「Ｉ０」は、モールド１２に入射した波長域λ１及び波長域λ２の測定光ＰＬの強度を示し、「Ｈ」は、波長域λ１及び波長域λ２の測定光ＰＬがそれぞれ薬液２４内を透過した距離を示すものであり、前述の［数１］式のＩ０及びＨと基本的に同じものである。
【０１８３】
図２８（Ａ）から図２８（Ｃ）に示すように、モールド１２の第２面１２Ｂ内の同一（ほぼ同一を含む）の位置Ａに入射した波長域λ１及び波長域λ２の測定光ＰＬは、そのままモールド１２のシリコンゴム領域を第１面１２Ａに向けて直進して、針状凹部１４の内面と薬液２４との境界面内の同一の位置Ｂに入射する。
【０１８４】
この際に、シリコンゴムの屈折率（約１．４０〜１．５０）は、薬液２４の屈折率（約１．３５〜１．５０）と近い値になるため、位置Ｂでそれぞれ屈折される波長域λ１及び波長域λ２の測定光ＰＬの屈折角度は小さくなる。このため、位置Ｂに入射した波長域λ１及び波長域λ２の測定光ＰＬは、それぞれ薬液２４内を第１面１２Ａに向けてほぼ直進し、表面２４Ａ内の同一の位置Ｃに入射する。
【０１８５】
位置Ｃに入射した波長域λ１及び波長域λ２の測定光ＰＬは、表面２４Ａ（すなわち、薬液２４と空気との境界面）で屈折され、それぞれ波長域λ１及び波長域λ２の透過光ＴＬとして表面２４Ａから出射する。そして、位置Ｃから出射した波長域λ１及び波長域λ２の透過光ＴＬは、それぞれ径方向位置ｘに入射し、撮像焦点面である第１面１２Ａに撮像焦点を合わせた光検出器５５０により撮像される。
【０１８６】
ここで、波長域λ１及び波長域λ２の透過光ＴＬがそれぞれ表面２４Ａで屈折される屈折角度は異なるものの、位置Ｃから撮像焦点面の位置までの距離は極めて短い。このため、位置Ｃから出射した波長域λ１及び波長域λ２の透過光ＴＬは、前述の径方向位置ｘ、すなわち、撮像焦点面内のほぼ同じ位置に入射する。
【０１８７】
従って、径方向位置ｘに入射した透過光強度Ｉλ１を示す波長域λ１の透過光ＴＬと、透過光強度Ｉλ２を示す波長域λ２の透過光ＴＬとは、モールド１２（針状凹部１４内の薬液２４）内で同じ光路を通った光といえる。すなわち、両透過光ＴＬが薬液２４内を透過する距離Ｈも同一である。
【０１８８】
モールド１２のシリコンゴム領域での光吸収はない（あるいは微小である）ため、径方向位置ｘでの透過光強度Ｉλ１と透過光強度Ｉλ２との差は、薬液２４に含まれる水１９による両透過光ＴＬの光吸収の差のみに起因する。このため、両透過光ＴＬがそれぞれ薬液２４内を透過する距離Ｈが長くなるほど、透過光強度Ｉλ１と透過光強度Ｉλ２との差は大きくなる。よって、透過光強度Ｉλ１と透過光強度Ｉλ２は、表面２４Ａ内の位置Ｃから出射した両透過光ＴＬが薬液２４内を透過した距離Ｈを示すものである。その結果、各撮像画像データＤ１，Ｄ２から画素ごとの透過光強度Ｉλ１と透過光強度Ｉλ２を検出することで、表面２４Ａ内の各位置における位置Ｂと位置Ｃとの間の距離Ｈを検出することができる。この距離Ｈは、針状凹部データに基づき針状凹部１４の形状情報が既知であれば、表面２４Ａの各位置の液面高さ（例えば第２面１２Ｂを基準とした液面高さ）を示すものである。
【０１８９】
なお、上述のように表面２４Ａ内の各位置における距離Ｈを検出することができるのは、モールド１２の第２面１２Ｂ側に光源５２０が配置され、第１面１２Ａ側に光検出器５５０が配置されている場合であり、光源５２０と光検出器５５０の位置関係が逆である場合には位置Ｂと位置Ｃとの間の距離Ｈを検出することはできない。
【０１９０】
図２９（Ａ）は、光源５２０と光検出器５５０の位置関係を本実施形態とは逆にした場合に、波長域λ１の測定光ＰＬ（透過光ＴＬ）がモールド１２の針状凹部１４内の薬液２４を透過する比較例の光路を説明するための説明図である。また、図２９（Ｂ）は、光源５２０と光検出器５５０の位置関係を逆にした場合に、波長域λ２の測定光ＰＬ（透過光ＴＬ）がモールド１２の針状凹部１４内の薬液２４を透過する比較例の光路を説明するための説明図である。
【０１９１】
図２９（Ａ），（Ｂ）に示すように、表面２４Ａ上の同一の位置ＡＸから表面２４Ａの同一の位置ＢＸに垂直入射した波長域λ１及び波長域λ２の測定光ＰＬは、表面２４Ａで屈折されて針状凹部１４の内面のほぼ同一の位置ＣＸに入射した後、そのままシリコンゴム領域を直進して第２面１２Ｂ（撮像焦点面）の径方向位置ｘに入射する。従って、この場合の距離Ｈは、位置ＢＸと位置ＣＸとの間の距離であり、前述の図１１に示したような位置ＢＸとこの位置ＢＸの垂直下方に位置する位置ＤＸとの間の距離ではない。すなわち、光源５２０と光検出器５５０の位置関係を本実施形態とは逆にした場合に、距離Ｈは、表面２４Ａの各位置の液面高さを示すものではない。よって、本実施形態のように、モールド１２の第２面１２Ｂ側に光源５２０を配置し、第１面１２Ａ側に光検出器５５０を配置する必要がある。
【０１９２】
次に、針状凹部１４ごとの２種類（波長域λ１及び波長域λ２）の透過光強度の検出結果（透過光強度Ｉλ１と透過光強度Ｉλ２）に基づき、針状凹部１４ごとに表面２４Ａ内の各位置における距離Ｈを測定する。以下、距離Ｈの測定について説明する。
【０１９３】
透過光強度Ｉλ１及び透過光強度Ｉλ２は、波長域λ１及び波長域λ２の測定光ＰＬの強度を前述の「Ｉ０」とし、波長域λ１及び波長域λ２の測定光ＰＬが表面２４Ａでそれぞれ屈折される際の光強度の減衰率を「η」とし、波長域λ１の光についての水１９の光吸収係数を「αλ１」とし、波長域λ２の光についての水１９の光吸収係数を「αλ２」とした場合に、次式でそれぞれ表される。
【０１９４】
【数３】
0006355262.tif 000004
【０１９５】
【数４】
0006355262.tif 000005
【０１９６】
上記［数２］式及び［数３］式から下記の［数４］式が得られ、この［数４］式から「透過光強度Ｉλ１及び透過光強度Ｉλ２」と「距離Ｈ」との関係を示す下記の［数５］式が得られる。
【０１９７】
【数５】
0006355262.tif 000006
【０１９８】
【数６】
0006355262.tif 000007
【０１９９】
上記［数５］式に、透過光強度Ｉλ１及び透過光強度Ｉλ２と、光吸収係数αλ１及び光吸収係数αλ２とをそれぞれ代入することで、表面２４Ａ内の１点（位置Ｃ）における距離Ｈを算出することができる。なお、光吸収係数αλ１及び光吸収係数αλ２の決定方法については後述する。
【０２００】
例えばラスタースキャン方式で、第１番目の針状凹部１４に対応する各撮像画像データＤ１，Ｄ２の各々の左上の画素から、画素ごとの透過光強度Ｉλ１及び透過光強度Ｉλ２を順次に［数５］式に代入して、画素ごとの距離Ｈを検出する。各撮像画像データＤ１，Ｄ２の表面２４Ａに対応する領域内の画素では、透過光強度Ｉλ１＞透過光強度Ｉλ２となるので、距離Ｈ＞０となる。一方、各撮像画像データＤ１，Ｄ２の表面２４Ａ以外のシリコンゴム領域内の画素では、透過光強度Ｉλ１≒透過光強度Ｉλ２となるので、距離Ｈ≒０として検出される。したがって、これら各撮像画像データＤ１，Ｄ２の画素ごとの距離Ｈの検出結果は、第１番目の針状凹部１４内の表面２４Ａの各位置における距離Ｈを示すものである。
【０２０１】
以下同様に、第２番目以降の針状凹部１４に対応する各撮像画像データＤ１，Ｄ２についても画素ごとの距離Ｈを測定する。これにより、針状凹部１４ごとに表面２４Ａ内の各位置における距離Ｈを測定することができる。
【０２０２】
薬液２４の３次元形状について、針状凹部１４ごとの全画素の距離Ｈの検出結果と、針状凹部データとに基づき、針状凹部１４ごとの表面２４Ａの３次元形状を演算する。針状凹部１４の内面が滑らかな形状を有している点と、表面２４Ａの表面張力とを考慮すると、図２８（Ｂ），（Ｃ）に示した径方向位置ｘと位置Ｃとの距離は極めて小さくなる。このため、前述の通り、針状凹部データに基づき針状凹部１４の形状情報が既知であれば、針状凹部１４ごとの全画素の距離Ｈの検出結果から、針状凹部１４ごとの表面２４Ａの各位置Ｃの液面高さ（例えば第２面１２Ｂを基準とした液面高さ）が求められる。よって、３次元形状演算部６１は、針状凹部１４ごとの全画素の距離Ｈの検出結果と、針状凹部データとに基づき、針状凹部１４ごとの表面２４Ａの３次元形状を演算することができる。
【０２０３】
図３０は、表面２４Ａの３次元形状の演算処理の一例を説明するための説明図である。図３０において、各撮像画像データＤ１，Ｄ２内の領域ＡＷは、「透過光強度Ｉλ１＞透過光強度Ｉλ２」を満たす領域、すなわち、針状凹部１４内の表面２４Ａに対応する領域である。
【０２０４】
最初に、第１番目の針状凹部１４に対応する各撮像画像データＤ１，Ｄ２の領域ＡＷ内に存在する各画素の座標を図中に示したメッシュの頂点リストに登録する。また、針状凹部データに基づく針状凹部１４の形状情報と、全画素の距離Ｈの検出結果とに基づき、領域ＡＷ内の各画素の液面高さ（例えば、図２８（Ｂ），（Ｃ）に示した位置ＡＣ間の距離）を演算する。
【０２０５】
次いで、メッシュの任意の頂点（図中のｐ１）に隣接する頂点（３点：図中のｐ２、ｐ３、ｐ４）について、その３点で構成した三角形をメッシュに登録する。この登録処理をメッシュの頂点ごとに繰り返し実行することで、第１番目の針状凹部１４内の表面２４Ａの３次元形状が演算される。
【０２０６】
以下同様に、第２番目以降の針状凹部１４の表面２４Ａの３次元形状も演算する。なお、各針状凹部１４の形状は既知であるので、各針状凹部１４の表面２４Ａの３次元形状に基づき、各針状凹部１４内にそれぞれ充填されている薬液２４の全体の３次元形状も演算することができる。
【０２０７】
［第１干渉フィルタ（波長域λ１）及び第２干渉フィルタ（波長域λ２）の選択］
次に、第１干渉フィルタ５３０Ａ（波長域λ１）及び第２干渉フィルタ５３０Ｂ（波長域λ２）の選択について説明を行う。前述の図５に示したように、水１９は、波長が１４５０ｎｍの付近の光及び１９４５ｎｍ付近の光に対する光吸収率が高く、さらに、波長が１９４５ｎｍの付近の光に対する光吸収率は１４５０ｎｍの付近の光に対する光吸収率よりも高くなる。このため、本実施形態では、１４５０ｎｍを中心波長とする波長域をλｌｏｗと定義し、１９４５ｎｍを中心波長とする波長域をλｈｉｇｈと定義する。
【０２０８】
透過光強度Ｉλ１と透過光強度Ｉλ２との差に基づき薬液２４の体積を測定する測定装置５００では、測定精度を高めるために、針状凹部１４内に充填されている薬液２４の体積に応じて、第１干渉フィルタ５３０Ａ（波長域λ１）及び第２干渉フィルタ５３０Ｂ（波長域λ２）を適切に選択することが好ましい。
【０２０９】
具体的に、本実施形態では、モールド１２として、その厚み（第１面１２Ａ及び第２面１２Ｂに対して垂直方向の厚み）が予め定めた基準値よりも大きいモールド１２（本発明の第１モールドに相当）を測定対象とする場合、すなわち、一つの針状凹部１４内に充填されている薬液２４の体積が多くなる場合には、水１９による光吸収が低い方の波長域λｌｏｗを、第２干渉フィルタ５３０Ｂの波長域λ２として選択する。一方、モールド１２として、その厚みが予め定めた基準値以下となるモールド１２（本発明の第２モールドに相当）を測定対象とする場合、すなわち、一つの針状凹部１４内に充填されている薬液２４の体積が少なくなる場合には、水１９による光吸収が高い方の波長域λｈｉｇｈを、第２干渉フィルタ５３０Ｂの波長域λ２として選択する。
【０２１０】
次いで、選択した第２干渉フィルタ５３０Ｂの波長域λ２に適した第１干渉フィルタ５３０Ａの波長域λ１の選択を行う。
【０２１１】
図３１（Ａ）は、波長域λ２＝λｌｏｗの光源５２０として市販のＬＥＤ（Light Emitting Diode）赤外光源を利用する場合の第１干渉フィルタ５３０Ａの波長域λ１の選択方法を説明するための説明図である。図３１（Ｂ）は、光源５２０として使用するＬＥＤ赤外光源の発光スペクトルを示したグラフである。図３１（Ａ），（Ｂ）に示すように、波長域λ２＝λｌｏｗである場合、光源５２０の発光効率と水１９による光吸収とを考慮して、波長域λ１の中心波長として１３５０ｎｍあるいは１４００ｎｍを選択する。
【０２１２】
［光吸収係数αλ１及び光吸収係数αλ２の決定］
次に、光吸収係数αλ１及び光吸収係数αλ２の決定について説明する。モールド１２に入射する測定光ＰＬが単波長の光であれば、光吸収係数αλ１及び光吸収係数αλ２は図２３に示したグラフに基づき簡単に決定することができる。しかし、第１干渉フィルタ５３０Ａ及び第２干渉フィルタ５３０Ｂ（バンドパスフィルタ）のバンド幅（Bandwidth）は一定幅をもつため、第１干渉フィルタ５３０Ａ及び第２干渉フィルタ５３０Ｂを透過した測定光ＰＬは単波長ではなく、複数波長を有している。図２３に示した水１９の光吸収分布によれば、光（測定光ＰＬ）の波長が変わると、光吸収係数も変わる。よって、一定幅をもつ光（測定光ＰＬ）について、その光吸収係数は、第１干渉フィルタ５３０Ａ及び第２干渉フィルタ５３０Ｂの半値全幅ＦＷＨＭ（full width at half maximum）や光源５２０の発光スペクトル、及び水１９の光吸収分布をトータルで考えることが好ましい。
【０２１３】
具体的に、干渉フィルタ（第１干渉フィルタ５３０Ａ及び第２干渉フィルタ５３０Ｂ）の中心波長を「λｆ」とし、前述の半値全幅ＦＷＨＭを「ｆｗｈｍ」とする。干渉フィルタを透過した光（測定光ＰＬ）の分光特性は、光源５２０の分光特性と干渉フィルタの分光特性との積算であるので、ここでは干渉フィルタを透過した光は、中心波長域λｆ、半値全幅ＦＷＨＭ＝ｆｗｈｍの光を出射する光源に相当する「フィルタをかけた光源」から出射される光と定義する。
【０２１４】
図３２は、「フィルタをかけた光源」のスペクトルが「λｆ−ｆｗｈｍ」，「λｆ＋ｆｗｈｍ」で均一の場合の光吸収係数の演算を説明するための説明図である。図３２において、二点鎖線は水１９による光吸収分布を示し、実線は中心波長域λｆ、半値全幅ＦＷＨＭ＝ｆｍｗｈの（フィルタをかけた）光源５２０の分光特性である。この光源５２０から出射した光（測定光ＰＬ）について、水１９の光吸収係数αλｆは次式で計算される。
【０２１５】
【数７】
0006355262.tif 000008
【０２１６】
上記［数７］式において、Ｗ（λ）は水１９による光吸収分布を示す。光吸収係数αλｆは、図１５における斜線部の面積を「２×ｆｗｈｍ」で割ったものである。
【０２１７】
図３３は、「フィルタをかけた光源」のスペクトルが「λｆ−ｆｗｈｍ」，「λｆ＋ｆｗｈｍ」で不均一の場合の光吸収係数の演算を説明するための説明図である。図３３において、二点鎖線は水１９による光吸収分布を示し、実線は中心波長域λｆ、半値全幅ＦＷＨＭ＝ｆｗｈｍの（フィルタをかけた）光源５２０の分光特性である。この光源５２０から出射した光（測定光ＰＬ）について、水１９の光吸収係数αｆは次式で計算される。
【０２１８】
【数８】
0006355262.tif 000009
【０２１９】
上記［数８］式において、Ｗ（λ）は水１９による光吸収分布を示し、Ｆ（λ）は光源の分光特性である。
【０２２０】
このように本実施形態では、［数７］式及び［数８］式のいずれかを用いて、光吸収係数αλ１及び光吸収係数αλ２を決定する。
【０２２１】
図３４は、本実施形態に係る装置本体５００Ｂのブロック図である。装置本体５００Ｂはコンピュータ５６０、表面位置検出部５６２、測定部５６６、及び体積算出部５７０を備えている。
【０２２２】
表面位置検出部５６２が光検出器５５０から第１撮像画像データＤ１と第２撮像画像データＤ２とを取得する。光検出器５５０が第１撮像画像データＤ１を取得する際、光検出器５５０の撮像素子の中心と、第１番目の針状凹部１４の連通孔１６との位置合わせが行われる。その位置において、第２撮像画像データＤ２が取得される。
【０２２３】
表面位置検出部５６２は、画像解析部５６４を備えている。画像解析部５６４は、光検出器５５０から取得した針状凹部１４ごとの各撮像画像データＤ１，Ｄ２を解析して、針状凹部１４内の薬液２４を透過して表面２４Ａの各位置から出射した波長域λ１及び波長域λ２の透過光ＴＬの透過光強度を、針状凹部１４ごとに検出する。なお、各透過光ＴＬの透過光強度は、例えば、各撮像画像データＤ１，Ｄ２の各画素の輝度値（輝度情報）に基づき検出することができる。そして、表面位置検出部５６２は、画像解析部５６４で検出された、針状凹部１４ごとの２種類（波長域λ１及び波長域λ２）の透過光強度の検出結果を、測定部５６６へ出力する。
【０２２４】
測定部５６６は距離測定部５６８を備えている。距離測定部５６８は、針状凹部１４ごとの２種類（波長域λ１及び波長域λ２）の透過光強度の検出結果に基づき（透過光強度Ｉλ１と透過光強度Ｉλ２）、針状凹部１４ごとに表面２４Ａ内の各位置における距離Ｈを上述の方法にしたがって測定する。
【０２２５】
画像解析部５６４を備える表面位置検出部５６２を含む測定装置５００が第２の検出部１０３を構成し、距離測定部５６８を含む測定部５６６が第２の測定部１０４を構成する。体積算出部５７０が算出部１０５を構成する。
【０２２６】
体積算出部５７０は、針状凹部１４ごとの全画素の距離Ｈの検出結果に基づき、針状凹部１４内に充填されている薬液２４の体積（体積）を針状凹部１４ごとに演算する。具体的に、体積算出部５７０は、第１番目の針状凹部１４に対応する全画素の距離Ｈの検出結果を加算する。前述の通り表面２４Ａ以外のシリコンゴム領域内の画素では距離Ｈ≒０となるので、全画素の距離Ｈの加算結果は、第１番目の針状凹部１４の表面２４Ａ内の各位置における距離Ｈを加算したものであり、第１番目の針状凹部１４内に充填されている薬液２４の体積Ｖ１に相当する。これにより、第１番目の針状凹部１４内の薬液２４の体積が演算される。
【０２２７】
以下同様に、体積算出部５７０は、第２番目以降の針状凹部１４内の薬液２４の体積を演算する。これにより、全ての針状凹部１４内に充填されている薬液２４の体積を演算することができる。そして、この演算結果に基づき、体積演算部６０は、１つのモールド１２内（全ての針状凹部１４内）に充填されている薬液２４の体積を演算することができる。第ｉ番目の針状凹部１４内の薬液２４の体積をＶｉとした場合、１つのモールド１２内に充填されている薬液２４の全体の体積Ｖｔｏｔａｌは次式で表される。
【０２２８】
【数９】
0006355262.tif 000010
【０２２９】
体積算出部５７０が演算した針状凹部１４ごとの薬液２４の体積、及びモールド１２内の薬液２４の全体の体積は、薬液２４の体積の測定結果として記憶部（不図示）に記憶される。
【０２３０】
なお、体積算出部５７０には、図６に示す共焦点顕微鏡１１０から求められたモールド１２の針状凹部１４の３次元形状の情報が記憶されている。体積算出部５７０は薬液２４の形状データ（距離Ｈ）と針状凹部１４の３次元形状（形状データ）とにより図３０の３次元形状の演算処理を実行することで薬液２４の３次元形状を作成することができる。
【０２３１】
［本実施形態の効果］
以上のように本実施形態の測定装置５００では、モールド１２（針状凹部１４内の薬液２４）を透過した波長域の異なる２種類の透過光ＴＬをそれぞれ撮像して得られた２種類の各撮像画像データＤ１，Ｄ２に基づき、各針状凹部１４内の薬液２４の体積を測定するので、モールド１２の針状凹部１４ごとの薬液２４の体積を高精度に非破壊測定することができる。また、測定装置５００は、薬液２４に含まれる薬剤２６の種類が変わっても基本的な測定方法を変更することなく測定を行うことができる。
【０２３２】
［他の実施形態］
＜撮像ユニットの他実施形態＞
上記実施形態の撮像ユニット５００Ａでは、光源５２０とモールド１２の第２面１２Ｂとの間に波長選択フィルタ５３０が配置されているが、この波長選択フィルタ５３０を配置する位置は、光源５２０との光検出器５５０との間（すなわち、撮像光路）であれば特に限定されない。
【０２３３】
図３５は、波長選択フィルタ５３０を配置する位置が上記実施形態とは異なる他実施形態の撮像ユニット６００の側面図である。図３５に示すように、撮像ユニット６００では、波長選択フィルタ５３０が撮像光学系５４０の内部（例えば、小型落射投光管の内部）、すなわち、光源５２０とモールド１２の第１面１２Ａとの間に配置されている。この場合でも光検出器５５０の撮像素子には、波長域λ１及び波長域λ２の透過光ＴＬがそれぞれ入射するので、上記実施形態と同様の各撮像画像データＤ１，Ｄ２が得られる。その結果、上記実施形態と同様に、各針状凹部１４内の薬液２４の体積を測定することができる。
【０２３４】
＜測定装置の他実施形態＞
上記実施形態では、光検出器５５０の撮像素子の解像度の関係からモールド１２内の針状凹部１４を１個ずつ撮像しているが、撮像素子の解像度が十分に高い場合には１つのモールド１２内の全ての針状凹部１４を同時に撮像することができる。
【０２３５】
図３６は、１つのモールド１２内の全ての針状凹部１４を同時に撮像し、この撮像により得られた各撮像画像データＤ１，Ｄ２を解析して、各針状凹部１４内の薬液２４の体積を演算する他実施形態の測定装置７００の概略図である。
【０２３６】
図３６に示すように、測定装置７００は、１つのモールド１２内の全ての針状凹部１４を同時に撮像し、この撮像により得られた第１撮像画像データＤ１Ｌ及び第２撮像画像データＤ２Ｌを解析する点を除けば、上記実施形態の測定装置５００と基本的に同じ構成である。このため、上記第実施形態と機能・構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。
【０２３７】
測定装置７００は、撮像ユニット７００Ａと装置本体７００Ｂとにより構成されている。撮像ユニット７００Ａは、ＸＹＺステージ５１０上に複数のモールド１２がセットされる点と、上記実施形態の光検出器５５０の代わりに光検出器５５０Ｈを備える点とを除けば、上記実施形態の撮像ユニット５００Ａと基本的に同じ構成である。ただし、撮像ユニット７００Ａでは、１つのモールド１２の第２面１２Ｂの全面（ほぼ全面を含む）に測定光ＰＬが入射し、第１面１２Ａの全面から透過光ＴＬが出射して、この透過光ＴＬが撮像光学系５４０を通して光検出器５５０Ｈの撮像素子の撮像面に入射する。
【０２３８】
光検出器５５０Ｈは、モールド１２内の全ての針状凹部１４を同時に撮像可能な高解像度の撮像素子を備えている。光検出器５５０Ｈは、波長選択フィルタ５３０によって撮像光路に第１干渉フィルタ５３０Ａが挿入された場合、波長域λ１の透過光ＴＬを撮像して第１撮像画像データＤ１Ｌを生成し、この第１撮像画像データＤ１Ｌを装置本体７００Ｂへ出力する。また、光検出器５５０Ｈは、波長選択フィルタ５３０によって撮像光路に第２干渉フィルタ５３０Ｂが挿入された場合、波長域λ２の透過光ＴＬを撮像して第２撮像画像データＤ２Ｌを生成し、この第２撮像画像データＤ２Ｌを装置本体７００Ｂへ出力する。
【０２３９】
第１撮像画像データＤ１Ｌに基づく画像、及び第２撮像画像データＤ２Ｌ（以下、各撮像画像データＤ１Ｌ，Ｄ２Ｌと略す）に基づく画像には、それぞれモールド１２内の全ての針状凹部１４の像が含まれている。
【０２４０】
撮像ユニット７００Ａでは、１つのモールド１２の各撮像画像データＤ１Ｌ，Ｄ２Ｌの生成及び出力が完了した後、ＸＹＺステージ５１０を駆動して、次の撮像対象のモールド１２を測定位置（撮像光路）にセットする。次いで、撮像ユニット７００Ａは、次の撮像対象のモールド１２を透過した波長域λ１の透過光ＴＬ及び波長域λ２の透過光ＴＬをそれぞれ光検出器５５０Ｈで撮像して、各撮像画像データＤ１Ｌ，Ｄ２Ｌの生成及び装置本体７００Ｂへの出力を行う。
【０２４１】
以下同様に、撮像ユニット７００Ａは、ＸＹＺステージ５１０上の個々のモールド１２を透過した波長域λ１の透過光ＴＬ及び波長域λ２の透過光ＴＬをそれぞれ光検出器５５０Ｈで撮像して、モールド１２ごとの各撮像画像データＤ１Ｌ，Ｄ２Ｌを装置本体７００Ｂへ出力する。
【０２４２】
装置本体７００Ｂは、モールド１２ごとの各撮像画像データＤ１Ｌ，Ｄ２Ｌを解析して、モールド別に、針状凹部１４ごとの透過光強度Ｉλ１及び透過光強度Ｉλ２を検出した後、針状凹部１４ごとの全画素の距離Ｈを検出する。次いで、装置本体７００Ｂは、モールド別に、針状凹部１４ごとの薬液２４の体積Ｖ１〜ＶＮと、薬液２４の全体の体積Ｖｔｏｔａｌと、各針状凹部１４内の表面２４Ａ等の３次元形状とをそれぞれ演算する。なお、これらの透過光強度Ｉλ１及び透過光強度Ｉλ２の検出方法と、距離Ｈの検出方法と、薬液２４の体積の演算方法と、３次元形状の演算方法とは、基本的には上記実施形態と同じ方法であるので、ここでは具体的な説明を省略する。
【０２４３】
このように測定装置７００では、モールド１２内の全ての針状凹部１４を同時に撮像し、この撮像により得られた各撮像画像データＤ１Ｌ，Ｄ２Ｌに基づき、各針状凹部１４内の薬液２４の体積を測定するため、上記実施形態と同様の効果を得つつ、上記実施形態よりも高速測定が可能となる。これにより、ＭＮＡの製造工程に測定装置７００を組み込んだ際に、効率の良いＭＮＡの生産（例えば、Roll to Roll方式の生産）が可能となる。
【０２４４】
＜位置Ｂでの測定光の屈折について＞
上記実施形態では、位置Ｂに入射した波長域λ１及び波長域λ２の測定光ＰＬは、それぞれ薬液２４内を第１面１２Ａに向けてほぼ直進するものとして説明を行ったが（図１１参照）、シリコンゴムの屈折率と薬液２４の屈折率との差異により、位置Ｂに入射した波長域λ１及び波長域λ２の測定光ＰＬはそれぞれ屈折する。各測定光ＰＬの屈折角度は、薬液２４中の薬剤２６の濃度により変わり、最大で１５度である。この屈折角度は、針状凹部１４の内面の傾き角度が一定であれば一定になるので、次式で距離Ｈを補正することもできる。なお、次式において、「ＨＲ」は補正後の距離であり、「θ」は屈折角度である。
【０２４５】
【数１０】
0006355262.tif 000011
【０２４６】
＜モールドの第１面の表面処理＞
上記実施形態では、モールド１２の第１面１２Ａに表面処理を施していないが、例えば、針状凹部１４内への薬液２４の充填前に予め第１面１２Ａに対してテフロン（登録商標）処理等の親水性処理を施してもよい。図３７（Ａ）は、第１面１２Ａに親水性処理が施されていないモールド１２の断面図であり、図３７（Ｂ）は、第１面１２Ａに親水性処理が施されているモールド１２の断面図である。
【０２４７】
図３７（Ａ）に示すように、第１面１２Ａに親水性処理が施されていないモールド１２では、針状凹部１４内の表面２４Ａにメニスカスが発生する。これに対して、図３７（Ｂ）に示すように、針状凹部１４内への薬剤２６の充填前に予め第１面１２Ａに対して親水性処理が施されているモールド１２では、針状凹部１４内の表面２４Ａにメニスカスが発生するのを抑え、表面２４Ａを平面状にすることができる。これにより、図２８（Ｂ）及び図２８（Ｃ）に示した位置Ｃでの両透過光ＴＬの屈折角度を減少させることができるので、両透過光ＴＬの位置Ｃ（径方向位置ｘ）の誤差が減少する。その結果、薬液２４の体積や表面２４Ａの３次元形状をより高精度に測定することができる。
【０２４８】
＜薬剤の体積の演算＞
上記実施形態の体積算出部５７０は、針状凹部１４内の薬液２４の体積を演算するが、針状凹部１４内の薬液２４の体積の演算結果に基づき、針状凹部１４内の薬液２４に含まれる薬剤２６の体積を演算してもよい。
【０２４９】
＜第４の態様＞
第４の態様は三角測距方式を適用する態様である。図３８は三角測距式の変位計９００の三角測距方式による測定原理を示す図である。
【０２５０】
図３８に示すように三角測距式の変位計９００の測定ヘッド部は、半導体レーザー９１０と、投光レンズ９２０と、受光レンズ９３０と、光ポジションセンサ９４０とをモールド１２Ａの側に備えている。半導体レーザー９１０は、水平なテーブル９５０に対して直交する方向（鉛直方向）にレーザー光９１２を出射する。半導体レーザー９１０から出射されたレーザー光９１２は、投光レンズ９２０を介してスポット光として測定対象面であるモールド１２に充填された薬液の表面の測定点に入射し、スポット光の一部が薬液の表面で反射する。
【０２５１】
薬液の表面の測定点で反射した反射光９１４は、受光レンズ９３０を介して光ポジションセンサ９４０の受光面に結像される。尚、本例の受光レンズ９３０と光ポジションセンサ９４０とからなる受光部は、受光部の光軸Ｌがテーブル９５０上でレーザー光９１２と交差するように配置されている。
【０２５２】
三角測距式の変位計９００は、光ポジションセンサ９４０における反射光２１４の受光位置を読み取り、読み取った受光位置に基づいてテーブル９５０の表面（モールド１２の第２面１２Ｂ）を基準にした薬液の表面の高さを測定する。
【０２５３】
三角測距式の変位計９００は、針状凹部１４の形状を求める場合にも適用できる。
【０２５４】
［薬液と経過時間との関係］
図３８は、針状凹部１４内に充填された薬液２４の体積と、充填直後から経過時間との関係を表したグラフである。図２１に示すように、針状凹部１４内の薬液２４の体積は、前述の図８に示したように薬液２４に含まれる水の蒸発により時間の経過と共に減少する。一方、針状凹部１４内の薬液２４に含まれる薬剤２６の量は変わらない。このため、薬液２４中の薬剤２６の濃度は、時間の経過と共に増加する。したがって、図３８に示したような針状凹部１４内の薬液２４体積の時間変化を予め求めおくことで、針状凹部１４内の薬液２４中の薬剤２６の濃度の時間変化が求められる。
【０２５５】
このような薬剤２６の濃度の時間変化を記憶部（不図示）に予め記憶しておくことで、体積算出部２９０は、前述の薬液２４の体積の測定時における針状凹部１４内の薬液２４中の薬剤２６の濃度を求めることができる。これにより、体積算出部２９０は、薬液２４中の薬剤２６の濃度と、針状凹部１４ごとの薬液２４の体積の測定結果とに基づき、針状凹部１４ごとの薬剤２６の量を算出することができる。この薬剤２６の量の算出結果についても、モールド１２の針状凹部１４ごとの薬剤２６の容量の測定結果として記憶部（不図示）に記憶される。
【０２５６】
本実施の形態の計測方法について簡単に説明する。図４０は、計測方法の手順を示すフローチャートである。計測方法は、第１に針状凹部に薬液が充填されていない状態で、モールドの針状凹部の位置情報を検出する第１の検出ステップ（ステップＳ１０）を実行し、第１の検出ステップ（ステップＳ１０）による検出結果に基づいて針状凹部の形状を測定する第１の測定ステップ（ステップＳ２０）と、針状凹部に充填された薬液の表面又は充填後に乾燥した薬剤の位置情報を検出する第２の検出ステップ（ステップＳ３０）と、第２の検出ステップ（ステップＳ３０）による検出結果に基づいて薬液の又は薬剤の形状を測定する第２の測定ステップ（ステップＳ４０）と、第１の測定ステップ（ステップＳ２０）により測定された針状凹部の形状と、第２の測定ステップ（ステップＳ４０）により測定された薬液又は薬剤の形状とに基づいて、針状凹部に充填された薬液又は充填後に乾燥した薬剤の体積を算出する算出ステップ（ステップＳ５０）と、含んでいる。
【０２５７】
［その他］
また、ＭＮＡの形状（即ち、モールドに形成される針状凹部の形状）は、円錐形に限らず、例えば、４角錐形等の多角錐形のものでもよい。また、モールドの表面に親水性を向上させる表面処理を行うことが好ましい。これによれば、針状凹部に充填される薬液の接触角が小さくなり、薬液の表面をより水平に近づけることができる。
【０２５８】
また、各実施形態に応じて薬液の光学特性を向上さるために、薬液に人体に無害な色素（例えば、エバンスブルー）を添加することが好ましい。
【０２５９】
更に、薬液の形状を測定する場合、薬液が自然乾燥しないように湿度が１００％の環境下で、又は薬液が充填されたモールド上を透明な蓋で覆って、複数の測定点の位置を測定することが好ましい。
【０２６０】
更にまた、上述の計測システムの各機能構成は、任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは両者の組み合わせによって適宜実現可能である。例えば、上述の各装置及び処理部（第１の検出部１０１、第１の測定部１０２、第２の検出部１０３、第２の測定部１０４、及び算出部１０５）における計測方法（計測処理手順）をコンピュータに実行させる計測プログラム、その計測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体（非一時的記録媒体）、或いはその計測プログラムをインストール可能なコンピュータに対しても本発明を適用することができる。
【０２６１】
また、本実施の形態の計測システムにより測定された測定結果を、ＭＮＡシートの製造工程にフィードバックすることが好ましい。
【０２６２】
例えば、薬液２４の総体積が目標値（又は目標範囲の下限値）を下回っている場合には、ノズル２０，３０の速度を遅くする、あるいはモールド１２上に供給する薬液２４の量を増加させ、薬液２４の総体積が目標値（又は目標範囲の上限値）を上回っている場合には、ノズル２０，３０の速度を速くする、あるいはモールド１２上に供給する薬液２４の量を減少させることが考えられる。
【符号の説明】
【０２６３】
１０…ＭＮＡシート、１０Ａ…ＭＮＡパッチ、１２…モールド、１２Ａ…第１面、１２Ｂ…第２面、１４…針状凹部、１６…連通孔、１８…気体透過シート、２０…ノズル、２２…吐出口、２４…薬液、２４Ａ…表面、２６…薬剤、２８…支持体、３０…ノズル、３２…吐出口、３４…基材液、３６…基材、１００…計測システム、１０１…第１の検出部、１０２…第１の測定部、１０３…第２の検出部、１０４…第２の測定部、１０５…算出部、１１０…共焦点顕微鏡、１１２…基台、１１４…テーブル、１１６…テーブル移動部、１１８…テーブルチルト部、１２０…光源、１２２…測定部本体、１２３…表面位置検出部、１２４…Ｚ軸移動部、１２５…測定部、１３２…コンピュータ、１３４Ｚ…Ｚ軸方向位置検出部、１３６…体積算出部、１４４…ビームスプリッター、１４７…ピンホール板、１４８…対物レンズ、１５０…光検出器、２００…測定装置、２１０…光源、２２０…干渉フィルタ、２３０…レンズ、２４０…光検出器、２５０…撮像部、２６０…コンピュータ、２７０…表面位置検出部、２８０…測定部、２９０…体積算出部、３００…透過光パターン画像、３１０…明暗画像、３２０…暗画像、３３０…明画像、３４０…灰色画像、４２０…表面特徴線、５００…測定装置、５００Ａ…撮像ユニット、５００Ｂ…装置本体、５１０…ＸＹＺステージ、５２０…光源、５３０…波長選択フィルタ、５４０…撮像光学系、５５０…光検出器、５６０…コンピュータ、５６２…表面位置検出部、５６４…画像解析部、５６６…測定部、５６８…距離測定部、５７０…体積算出部
【図１】
0006355262.tif 000012
【図２】
0006355262.tif 000013
【図３】
0006355262.tif 000014
【図４】
0006355262.tif 000015
【図５】
0006355262.tif 000016
【図６】
0006355262.tif 000017
【図７】
0006355262.tif 000018
【図８】
0006355262.tif 000019
【図９】
0006355262.tif 000020
【図１０】
0006355262.tif 000021
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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