JP6700144B2 - マイクロニードルアレイ撮像方法及びマイクロニードルアレイ検査方法 - Google Patents

マイクロニードルアレイ撮像方法及びマイクロニードルアレイ検査方法 Download PDF

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Description

本発明は、マイクロニードルがシート上に複数配置されたマイクロニードルアレイを撮像し、得られた画像に基づいてマイクロニードルアレイを検査するマイクロニードルアレイ撮像方法及びマイクロニードルアレイ検査方法に関する。
近年、新しいドラッグデリバリー手段として、マイクロニードルアレイが注目されている。マイクロニードルアレイは、マイクロニードルと称される針状の微細な突起がシート上に複数配置された構造を有し、皮膚表面に貼付して使用する。すなわち、皮膚表面に貼付することで、マイクロニードルから皮膚に薬剤が浸透し、薬剤が体内に届けられる。マイクロニードルアレイは、患部に効率よく薬剤を届けられることから、薬剤投与の新しい手段と期待されている。
特許文献１には、マイクロニードルアレイの検査方法として、いわゆる暗視野照明下でマイクロニードルアレイを撮像し、得られた画像に基づいてマイクロニードルアレイを検査する方法が提案されている。具体的には、マイクロニードルアレイに対して横方向から照明光を照射し、真上からマイクロニードルアレイを撮像し、得られた画像に基づいてマイクロニードルアレイを検査している。
特開２０１０−７１８４５号公報
しかしながら、透明又は半透明のマイクロニードルアレイを特許文献１の方法で撮像すると、得られる画像のコントラストが不十分となり、高精度な検査ができないという欠点がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、得られた画像に基づいてマイクロニードルアレイを高精度に検査できるマイクロニードルアレイ撮像方法及びマイクロニードルアレイ検査方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための手段は、次のとおりである。
（１）底面に対する側面の傾斜角度がθ度であるマイクロニードルがシート上に複数配置されたマイクロニードルアレイに対して、マイクロニードルが配置された面と反対側の面に平行光を照明光として照射する照明部と、マイクロニードルが配置された面の側からマイクロニードルアレイを撮像する撮像部と、を備え、照明部は、マイクロニードルの底面への光の入射角が９０−θ度以上、かつ、マイクロニードルの側面への光の入射角が臨界角未満となる条件で照明光を照射する、マイクロニードルアレイ撮像装置。
本態様によれば、マイクロニードルアレイに対して、マイクロニードルが配置された面と反対側の面に照明光が照射される。そして、マイクロニードルが配置された面の側からマイクロニードルアレイが撮像される。照明光には平行光が使用され、一定の条件下で照射される。すなわち、マイクロニードルの底面への光の入射角が９０−θ度以上となり、かつ、マイクロニードルの側面への光の入射角が臨界角未満となる条件で照明光を照射される。これにより、マイクロニードルの先端部分からは、ほとんど光が出ない状態を生成できる。そして、これにより、マイクロニードルの先端部分のみが暗く、他の部分、すなわち、マイクロニードルの根元の部分及びシートの部分は明るい画像を撮像できる。また、これにより、得られた画像に基づいてマイクロニードルアレイを高精度に検査できる。すなわち、高いコントラストの画像が得られるので、個々のマイクロニードルの形状等を高精度に検査できる。
なお、第１の条件、すなわち、マイクロニードルの底面への光の入射角が９０−θ度以上という条件は、マイクロニードルの側面の傾斜角度から導かれる条件である。マイクロニードルの底面に９０−θ度未満の入射角で照明光が入射すると、マイクロニードルの先端に伝播される。そこで、マイクロニードルの底面への光の入射角が９０−θ度以上となることを第１の条件として規定している。
第２の条件、すなわち、マイクロニードルの側面への光の入射角が臨界角未満という条件は、マイクロニードルの底面から内部に入射した光が側面で全反射しない、ということを条件として規定したものである。マイクロニードルの底面から内部に入射した光が側面で全反射すると、光がマイクロニードルの先端に伝播されやすくなる。そこで、マイクロニードルの底面から内部に入射した光が側面で全反射しないこと、すなわち、マイクロニードルの側面への光の入射角が臨界角未満となることを第２の条件として規定している。なお、「マイクロニードルの側面への光の入射角」とは、マイクロニードルの底面からマイクロニードルの内部に進入し、マイクロニードルの内部を進行して、マイクロニードルの側面に入射する光のマイクロニードルの側面への入射角の意味である。
いずれもマイクロニードルの先端に光を入り込みにくくするための条件である。この２つの条件を満たすように平行照明光を照射することにより、マイクロニードルの先端部分のみが暗く、他の部分、すなわち、マイクロニードルの根元の部分及びシートの部分は明るい画像を撮像できる。これにより、得られた画像に基づいてマイクロニードルアレイを精度よく検査できる。
（２）照明部は、マイクロニードルの底面への光の入射角が９０−θ度以上、かつ、マイクロニードルの側面への光の入射角が４６度未満となる条件で照明光を照射する、上記（１）のマイクロニードルアレイ撮像装置。
水溶性高分子を主体とする一般的なマイクロニードルアレイの場合、マイクロニードルの側面に入射する光の入射角が４６度未満となる条件で照明光を照射することにより、マイクロニードルの先端部分からは、ほとんど光が出ない状態を生成できる。これにより、マイクロニードルの先端部分のみが暗く、他の部分、すなわち、マイクロニードルの根元の部分及びシートの部分は明るい画像を撮像できる。
（３）撮像部は、マイクロニードルアレイを撮像する方向が、照明光の照射方向と平行になる条件でマイクロニードルアレイを撮像する、上記（１）又は（２）のマイクロニードルアレイ撮像装置。
本態様によれば、照明光の照射方向に合わせてマイクロニードルアレイが撮像される。これにより、よりコントラストの高い画像を撮像できる。この場合、同軸上で撮像される。なお、ここでの「平行」は、ほぼ平行とみなせる状態を含むものである。
（４）照明部は、マイクロニードルが配置された面の側からマイクロニードルアレイに向けて平行光を出射する光源部と、マイクロニードルアレイを透過した光を反射して、マイクロニードルが配置された面と反対側の面に照明光を照射する反射部材と、を備える、上記（１）から（３）のいずれか一のマイクロニードルアレイ撮像装置。
本態様によれば、マイクロニードルが配置された面の側に備えられた光源部からマイクロニードルアレイに向けて平行光が出射される。そして、マイクロニードルアレイを透過した光が、反射部材で反射されて、マイクロニードルが配置された面と反対側の面に照射される。
（５）底面に対する側面の傾斜角度がθ度であるマイクロニードルがシート上に複数配置されたマイクロニードルアレイに対して、マイクロニードルが配置された面と反対側の面に照明光を照射する照明部と、マイクロニードルが配置された面の側からマイクロニードルアレイを撮像する撮像部と、を備え、照明光の出射面の最も近くに配置されるマイクロニードルを基準マイクロニードルとした場合に、照明部は、基準マイクロニードルの底面に入射する光のうち基準マイクロニードルの底面に９０−θ度未満の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下、かつ、基準マイクロニードルの底面に入射する光のうち基準マイクロニードルの側面に臨界角以上の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下となる条件で照明光を照射する、マイクロニードルアレイ撮像装置。
本態様によれば、マイクロニードルアレイに対して、マイクロニードルが配置された面と反対側の面に照明光が照射される。そして、マイクロニードルが配置された面の側からマイクロニードルアレイが撮像される。照明光は、出射面の最も近くに配置されるマイクロニードル（基準マイクロニードル）を基準にして、一定の条件を満たすように照射される。すなわち、基準マイクロニードルの底面に入射する光のうち基準マイクロニードルの底面に９０−θ度未満の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下、かつ、基準マイクロニードルの底面に入射する光のうち基準マイクロニードルの側面に臨界角以上の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下となるように照射される。これにより、マイクロニードルアレイに対して、マイクロニードルの先端部分のみが暗く、他の部分、すなわち、マイクロニードルの根元の部分及びシートの部分は明るい状態を生成でき、形状等の検査が容易な画像を撮像できる。
なお、第１の条件、すなわち、基準マイクロニードルの底面に入射する光のうち基準マイクロニードルの底面に９０−θ度未満の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下という条件は、マイクロニードルの側面の傾斜角度から導かれる条件である。マイクロニードルの底面に９０−θ度未満の入射角で入射する光は、マイクロニードルの先端に伝播される。しかし、拡散光などの平行光以外の光を照明光として用いる場合、当該条件で入射する光を完全になくすことはできない。そこで、基準マイクロニードルの底面に９０−θ度未満の入射角で入射する光の強度を一定以下に抑えることを要件として規定している。すなわち、全体の１／１０以下に抑えることを要件としている。当該条件で入射する光の強度を全体の１／１０以下に抑えることにより、十分に先端が暗い状態を生成でき、検査に必要なコントラストの画像を撮像できる。なお、「全体の１／１０以下」とは、出射面から出射され、基準マイクロニードルの底面に入射する全ての光の強度を１とした場合に、その１／１０以下という意味である。
第２の条件、すなわち、基準マイクロニードルの底面に入射する光のうち基準マイクロニードルの側面に臨界角以上の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下という条件は、マイクロニードルの内部で生じる全反射の観点から導かれる条件である。マイクロニードルに入射した光が、内部で全反射すると、光がマイクロニードルの先端に伝播されやすくなる。しかし、拡散光などの平行光以外の光を照明光として用いる場合、全反射を完全になくすことはできない。そこで、基準マイクロニードルの底面に入射する光のうち基準マイクロニードルの側面に臨界角以上の入射角で入射する光の強度を一定以下に抑えることを要件として規定している。すなわち、全体の１／１０以下に抑えることを要件としている。当該条件で入射する光の強度を全体の１／１０以下に抑えることにより、十分に先端が暗い状態を生成でき、検査に必要なコントラストの画像を撮像できる。なお、「全体の１／１０以下」とは、出射面から出射され、基準マイクロニードルの底面に入射する全ての光の強度を１とした場合に、その１／１０以下という意味である。
いずれもマイクロニードルの先端に光を入り込みにくくするための条件である。この２つの条件を満たすように照明光を照射することにより、平行光以外の光を照明光に用いた場合であっても、マイクロニードルの先端部分のみが暗く、他の部分、すなわち、マイクロニードルの根元の部分及びシートの部分は明るい画像を撮像できる。これにより、撮像画像からマイクロニードルアレイを精度よく検査できる。
なお、出射面の最も近くに配置されるマイクロニードルを基準にするのは、出射面の近くにあるマイクロニードルほど先端部分に光が伝播されやすいからである。すなわち、出射面の最も近くに配置されるマイクロニードルの先端部分を基準にして、マイクロニードルの先端部分が暗くなるように、照明光を設定すれば、必然的に他のマイクロニードルも先端部分を暗くできるからである。
（６）照明部は、拡散光を照明光として照射する、上記（５）のマイクロニードルアレイ撮像装置。
本態様によれば、照明光として拡散光が用いられる。照明光として拡散光を使用することにより、全体としてムラのない画像を撮像できる。すなわち、照明光として拡散光を使用することにより、明るく写る部分をムラなく均一な明るさにできる。これにより、より検査に適した画像を撮像できる。更に、拡散光を照明光として使用することにより、照明部及び撮像部の設定も容易にできる。
（７）シートに対して出射面が垂直に配置される、上記（６）のマイクロニードルアレイ撮像装置。
本態様によれば、シートに対して出射面が垂直に配置される。これにより、マイクロニードルの先端に光を入り込みにくくする条件を作りやすくできる。なお、ここでの「垂直」には、ほぼ垂直とみなせる状態を含むものである。
（８）撮像部は、シートに対して傾斜した方向からマイクロニードルアレイを撮像する、上記（６）又は（７）のマイクロニードルアレイ撮像装置。
本態様によれば、マイクロニードルアレイが斜めから撮像される。これにより、形状の検査がしやすい画像を撮像できる。
（９）照明部は、マイクロニードルが配置された面の側からマイクロニードルアレイに向けて光を出射する光源部と、マイクロニードルアレイを透過した光を拡散反射して、マイクロニードルが配置された面と反対側の面に照明光を照射する拡散反射部材と、を備える、上記（６）から（８）のいずれか一のマイクロニードルアレイ撮像装置。
本態様によれば、マイクロニードルが配置された面の側に備えられた光源部からマイクロニードルアレイに向けて光が出射される。そして、マイクロニードルアレイを透過した光が、拡散反射部材で拡散反射されて、マイクロニードルが配置された面と反対側の面に照射される。この場合、拡散板において、光を拡散反射する面が出射面を構成する。
（１０）上記（１）から（９）のいずれか一のマイクロニードルアレイ撮像装置と、マイクロニードルアレイ撮像装置で撮像された画像を取得し、得られた画像を解析して、マイクロニードルアレイを検査する検査部と、を備えたマイクロニードルアレイ検査装置。
本態様によれば、上記（１）から（９）のいずれか一のマイクロニードルアレイ撮像装置で撮像された画像に基づいて、マイクロニードルアレイが検査される。これにより、マイクロニードルアレイを高精度に検査できる。
（１１）底面に対する側面の傾斜角度がθ度であるマイクロニードルがシート上に複数配置されたマイクロニードルアレイに対して、マイクロニードルが配置された面と反対側の面に平行光を照明光として照射し、マイクロニードルが配置された面の側からマイクロニードルアレイを撮像するマイクロニードルアレイ撮像方法であって、マイクロニードルの底面への光の入射角が９０−θ度以上、かつ、マイクロニードルの側面への光の入射角が臨界角未満となる条件で照明光を照射する、マイクロニードルアレイ撮像方法。
本態様によれば、マイクロニードルアレイに対して、マイクロニードルが配置された面と反対側の面に照明光が照射される。そして、マイクロニードルが配置された面の側からマイクロニードルアレイが撮像される。照明光には平行光が使用され、一定の条件下で照射される。すなわち、マイクロニードルの底面への光の入射角が９０−θ度以上となり、かつ、マイクロニードルの側面への光の入射角が臨界角未満となる条件で照明光を照射される。これにより、マイクロニードルの先端部分からは、ほとんど光が出ない状態を生成できる。そして、これにより、マイクロニードルの先端部分のみが暗く、他の部分、すなわち、マイクロニードルの根元の部分及びシートの部分は明るい画像を撮像できる。また、これにより、得られた画像に基づいてマイクロニードルアレイを高精度に検査できる。すなわち、高いコントラストの画像が得られるので、個々のマイクロニードルの形状等を高精度に検査できる。
（１２）底面に対する側面の傾斜角度がθ度であるマイクロニードルがシート上に複数配置されたマイクロニードルアレイに対して、マイクロニードルが配置された面と反対側の面に照明光を照射し、マイクロニードルが配置された面の側からマイクロニードルアレイを撮像するマイクロニードルアレイ撮像方法であって、照明光の出射面の最も近くに配置されるマイクロニードルを基準マイクロニードルとした場合に、基準マイクロニードルの底面に入射する光のうち基準マイクロニードルの底面に９０−θ度未満の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下、かつ、基準マイクロニードルの底面に入射する光のうち基準マイクロニードルの側面に臨界角以上の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下となる条件で照明光を照射する、マイクロニードルアレイ撮像方法。
本態様によれば、マイクロニードルアレイに対して、マイクロニードルが配置された面と反対側の面に照明光が照射される。そして、マイクロニードルが配置された面の側からマイクロニードルアレイが撮像される。照明光は、出射面の最も近くに配置されるマイクロニードル（基準マイクロニードル）を基準にして、一定の条件を満たすように照射される。すなわち、基準マイクロニードルの底面に入射する光のうち基準マイクロニードルの底面に９０−θ度未満の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下、かつ、基準マイクロニードルの底面に入射する光のうち基準マイクロニードルの側面に臨界角以上の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下となる条件で照射される。これにより、マイクロニードルアレイに対して、マイクロニードルの先端部分のみが暗く、他の部分は明るい状態を生成できる。そして、これにより、形状等の検査が容易な高いコントラストの画像を撮像できる。
（１３）上記（１１）又は（１２）のマイクロニードルアレイ撮像方法で撮像された画像を取得し、得られた画像を解析して、マイクロニードルアレイを検査する、マイクロニードルアレイ検査方法。
本態様によれば、上記（１１）又は（１２）のマイクロニードルアレイ撮像方法で撮像された画像に基づいて、マイクロニードルアレイが検査される。これにより、マイクロニードルアレイを高精度に検査できる。
本発明によれば、得られた画像に基づいてマイクロニードルアレイを高精度に検査できる。
マイクロニードルアレイの一例を示す斜視図 マイクロニードルアレイの一部の断面図 マイクロニードルアレイ撮像装置の概略構成図 照明部及び撮像部の設定の概念図 照明部及び撮像部を適切に設定した場合に得られる画像のイメージ図 マイクロニードルアレイ検査装置の概略構成を示すブロック図 マイクロニードルアレイ撮像装置の第２の実施の形態の概略構成図 基準マイクロニードルの設定の概念図 基準マイクロニードルの底面に入射する光のうち基準マイクロニードルの底面に９０−θ度未満の入射角で入射する光を説明する図 基準マイクロニードルの底面に入射する光のうち基準マイクロニードルの側面に臨界角以上の入射角で入射する光を説明する図 マイクロニードルアレイ撮像装置の第３の実施の形態の概略構成図 マイクロニードルアレイ撮像装置の第４の実施の形態の概略構成図 二段構造を有するマイクロニードルの一例を示す側面図
以下、本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
[マイクロニードルアレイの構成]
まず、マイクロニードルアレイの構成について説明する。
《外観構成》
図１は、マイクロニードルアレイの一例を示す斜視図である。
同図に示すように、マイクロニードルアレイ１は、複数のマイクロニードル２が、シート３の片面に規則的に配置された構造を有する。
マイクロニードル２は、皮膚に穿刺される部分である。マイクロニードル２は、針形状を有する。図１には、マイクロニードル２が円錐形状の場合の例が示されている。マイクロニードル２は、シート３に一定の密度で配置され、かつ、規則的に配置される。
マイクロニードル２の配置間隔は、特に限定されないが、一列に対して、１ｍｍ当たり約０．１〜１０本の間隔で配置されていることが好ましい。
マイクロニードル２の密度は、特に限定されないが、好ましくは、１０〜５０００本／ｃｍ２であり、より好ましくは、２５〜１０００本／ｃｍ２であり、更に好ましくは、２５〜４００本／ｃｍ２である。
マイクロニードル２の高さ（長さ）は、マイクロニードル２の先端からシート３へ下ろした垂線の長さで表わされる。マイクロニードル２の高さは、特に限定されないが、好ましくは、５０μｍ以上、３０００μｍ以下であり、より好ましくは、１００μｍ以上、１５００μｍ以下であり、更に好ましくは１００μｍ以上、１０００μｍ以下である。
マイクロニードル２の底面に対する側面の傾斜角度（θ）は、マイクロニードル２の中心を通る断面において、側面と断面とが成す角度として表わされる。マイクロニードル２の底面に対する側面の傾斜角度は、特に限定されないが、好ましくは、７０度以上、８５度以下であり、より好ましくは、７７度以上、７８．５度以下である。
シート３は、マイクロニードル２の支持体である。シート３は、平面形状を有する。マイクロニードル２は、シート３の片面に備えられる。以下、必要に応じて、マイクロニードル２が備えられる面を第１面３Ａ、第１面３Ａと反対側の面を第２面３Ｂと称して、両者を区別する（図２参照）。
シート３の面積は、特に限定されないが、好ましくは、０．００５〜１０００ｍｍ２であり、より好ましくは、０．０５〜５００ｍｍ２であり、更に好ましくは、０．１〜４００ｍｍ２である。
シート３の厚さは、シート３の第１面３Ａと第２面３Ｂとの間の距離で表わされる。シート３の厚さは、特に限定されないが、好ましくは、１μｍ以上２０００μｍ以下であり、より好ましくは、３μｍ以上１５００μｍ以下であり、更に好ましくは、５μｍ以上１０００μｍ以下である。
《組成》
図２は、マイクロニードルアレイの一部の断面図である。
マイクロニードル２は、２層構造を有し、先端部分と根元部分とが異なる素材で構成される。先端部分は、薬剤を含む素材Ｍ１で構成され、根元部分は、薬剤を含まない素材Ｍ２で構成される。シート３は、マイクロニードル２の根元部分と同様に、薬剤を含まない素材Ｍ２で構成される。マイクロニードルアレイ１を構成する素材Ｍ１及び素材Ｍ２は、共に透明又は半透明である。このため、マイクロニードルアレイ１は、全体として、透明又は半透明である。
マイクロニードル２の先端部分を構成する素材Ｍ１（薬剤を含む素材）は、たとえば、水溶性高分子及び薬剤で構成される。
素材Ｍ１に含まれる水溶性高分子としては、多糖類（たとえば、ヒアルロン酸、ヒアルロン酸ナトリウム、プルラン、デキストラン、デキストリン、コンドロイチン硫酸、コンドロイチン硫酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルスターチ、ポリビニルピロリドン、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、アラビアゴム等）、タンパク質（たとえば、ゼラチンなど）、又は、生分解性高分子（たとえば、ポリ乳酸、乳酸・グリコール酸共重合体など）が例示される。これらは、１種単独で用いてもよいし、２種以上の混合物として用いてもよい。
素材Ｍ１に含まれる水溶性高分子としては、上記の中でも多糖類が好ましく、ヒドロキシエチルスターチ、デキストラン、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、及び、ポリエチレングリコールが特に好ましい。
素材Ｍ１に含まれる水溶性高分子は、素材Ｍ１に含まれる薬剤と相互作用しないことが好ましい。たとえば、タンパク質を薬剤として用いる場合、荷電性の高分子を混合すると、タンパク質と高分子が静電相互作用によって会合体を形成し凝集、沈殿してしまう。したがって、薬剤に荷電性の物質を用いる場合には、ヒドロキシエチルスターチ、デキストラン、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、及びポリエチレングリコール等の電荷を持たない水溶性高分子を用いることが好ましい。
素材Ｍ１は、更に単糖及び二糖から選ばれる少なくとも一種の糖を含有していてもよい。マイクロニードル２の先端部分を構成する素材Ｍ１に含有できる糖としては、グルコース、フルクトース、エリトロール、トレオース、リボース、リキソース、キシロース、アラミノース、アロース、ホカロース、グロース、アルトロース、マンノース、イドース、エリトルロース、キシルロース、リブロース、プシコース、ソルボース、タガトース又はガラクトースなどの単糖、又は、スクロース、ラクツロース、ラクトース、マルトース、トレハロース又はセロビオースなどの二糖が例示される。上記の中でも、スクロースが好ましい。
薬剤とは、人体に対して作用を及ぼす効能を有する物質である。
薬剤は、ペプチド又はその誘導体、タンパク質、核酸、多糖類、ワクチン、水溶性低分子化合物に属する医薬化合物、又は、化粧品成分から選択することが好ましい。
薬剤の分子量は、特には限定されないが、タンパク質の場合には、分子量５００以上のものが好ましい。
ペプチド又はその誘導体及びタンパク質としては、たとえば、カルシトニン、副腎皮質刺激ホルモン、副甲状腺ホルモン（ＰＴＨ）、ｈＰＴＨ（１→３４）、インスリン、エキセンディン、セクレチン、オキシトシン、アンギオテンシン、β−エンドルフィン、グルカゴン、バソプレッシン、ソマトスタチン、ガストリン、黄体形成ホルモン放出ホルモン、エンケファリン、ニューロテンシン、心房性ナトリウム利尿ペプチド、成長ホルモン、成長ホルモン放出ホルモン、ブラジキニン、サブスタンスＰ、ダイノルフィン、甲状腺刺激ホルモン、プロラクチン、インターフェロン、インターロイキン、顆粒球コロニー刺激因子（Ｇ−ＣＳＦ）、グルタチオンパーオキシダーゼ、スーパーオキシドディスムターゼ、デスモプレシン、ソマトメジン、エンドセリン、及び、これらの塩等が例示される。
ワクチンとしては、インフルエンザ抗原、ＨＢｓ抗原（Ｂ型肝炎ウイルス表面抗原）、ＨＢｅ抗原（Ｈｅｐａｔｉｔｉｓ Ｂｅ抗原）、ＢＣＧ抗原、麻疹抗原、風疹抗原、水痘抗原、黄熱抗原、帯状疱疹抗原、ロタウイルス抗原、Ｈｉｂ（インフルエンザ桿菌ｂ型）抗原、狂犬病抗原、コレラ抗原、ジフテリア抗原、百日咳抗原、破傷風抗原、不活化ポリオ抗原、日本脳炎抗原、ヒトパピローマ抗原、あるいはこれらの２〜４種の混合抗原等が例示される。
上記の中でも、薬剤としては、ホルモン又はワクチンが好ましい。ホルモンとしては、成長ホルモンが特に好ましい。
薬剤の含有量は、特に限定されないが、素材Ｍ１に含まれる水溶性高分子の質量に対して、好ましくは０．０１〜５０質量％であり、より好ましくは０．０２〜４０質量％であり、更に好ましくは０．０２〜３０質量％である。
マイクロニードル２の根元部分及びシート３を構成する素材（薬剤を含まない素材）Ｍ２は、たとえば、水溶性高分子で構成される。
素材Ｍ２を構成する水溶性高分子としては、多糖類（例えば、ヒアルロン酸、ヒアルロン酸ナトリウム、プルラン、デキストラン、デキストリン、コンドロイチン硫酸、コンドロイチン硫酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルスターチ、ポリビニルピロリドン、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、アラビアゴム等）、タンパク質（例えば、ゼラチンなど）、又は、生分解性高分子（例えば、ポリ乳酸、乳酸・グリコール酸共重合体など）が例示される。これらの中でも多糖類が好ましく、デキストラン、ヒドロキシエチルスターチ及びコンドロイチン硫酸が特に好ましい。
素材Ｍ２を構成する水溶性高分子は、素材Ｍ１に含まれる水溶性高分子と同じであってもよい。また、素材Ｍ２は、添加物を含んでいてもよい。
［マイクロニードルアレイ撮像装置］
マイクロニードルアレイを撮像するマイクロニードルアレイ撮像装置の構成について説明する。
マイクロニードルアレイ撮像装置は、検査用の画像を撮像する装置として構成される。検査用の画像とは、得られた画像を用いてマイクロニードルアレイを検査するための画像のことである。検査には、規定の形状で製造されているか否かの他、ひび、欠け等の有無、異物混入の有無等が含まれる。これらの検査を得られた画像を解析して実施する。
《装置構成》
図３は、マイクロニードルアレイ撮像装置の概略構成図である。
図３に示すように、マイクロニードルアレイ撮像装置１０は、マイクロニードルアレイ１を支持する支持部２０と、支持部２０に支持されたマイクロニードルアレイ１のシート３の第２面３Ｂに照明光を照射する照明部３０と、支持部２０に支持されたマイクロニードルアレイ１をシート３の第１面３Ａ側から撮像する撮像部４０と、を備える。
〈支持部〉
支持部２０は、検査対象としてのマイクロニードルアレイ１を支持する。支持部２０は、マイクロニードルアレイ１を支持するステージ２２を備える。ステージ２２は、水平な載置面２２Ａを備える。マイクロニードルアレイ１は、シート３の第２面３Ｂを下にして載置面２２Ａの上に載置される。これにより、マイクロニードルアレイ１が水平に支持される。また、ステージ２２は、開口部２４を備える。開口部２４は、ステージ２２に載置されたマイクロニードルアレイ１に照明光を照射するための照明窓として使用される。マイクロニードルアレイ１は、マイクロニードル２が配置された領域が、開口部２４の上に位置するように、載置面２２Ａの上に載置される。
支持部２０は、図示しない回転駆動機構を備える。回転駆動機構は、ステージ２２の載置面２２Ａの中心Ｏを通り、載置面２２Ａと直交する軸ψを回転中心として、ステージ２２を水平に回転させる。
〈照明部〉
照明部３０は、支持部２０に支持されたマイクロニードルアレイ１のシート３の第２面３Ｂに照明光を照射する。照明部３０は、平行光照射ユニット３２を備える。平行光照射ユニット３２は、図示しない光源及びレンズを備え、平行光を出射する。光源には、たとえば、白色ＬＥＤ（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が用いられる。平行光照射ユニット３２は、ステージ２２に向けて平行照明光を出射する。平行光照射ユニット３２は、その光軸Ｌ１がステージ２２の載置面２２Ａの中心Ｏを通るように設定される。
照明部３０は、図示しないアングル機構を更に備える。アングル機構は、ステージ２２の載置面２２Ａの中心Ｏを中心とする円弧Ａ１に沿って平行光照射ユニット３２を一定の角度範囲で揺動可能に支持する。このアングル機構で平行光照射ユニット３２の姿勢を調整することにより、照明光の照射方向を調整できる。照射方向の設定については、後述する。
〈撮像部〉
撮像部４０は、撮像ユニット４２を備える。撮像ユニット４２は、撮像レンズ４４及びカメラ４６を備える。カメラ４６は、いわゆるデジタルカメラであり、撮像レンズ４４を通った光を撮像素子で受け、デジタル信号に変換して出力する。撮像ユニット４２は、その撮像レンズ４４の光軸Ｌ２が、ステージ２２の載置面２２Ａの中心Ｏを通るように設定される。また、撮像ユニット４２は、平行光照射ユニット３２と同一平面上に配置される。すなわち、その光軸Ｌ２が平行光照射ユニット３２の光軸Ｌ１と同一平面上に配置される。
撮像部４０は、図示しないアングル機構を更に備える。アングル機構は、ステージ２２の載置面２２Ａの中心Ｏを中心とする円弧Ａ２に沿って撮像ユニット４２を一定の角度範囲で揺動可能に支持する。このアングル機構で撮像ユニット４２の姿勢を調整することにより、ステージ２２上のマイクロニードルアレイ１を撮像する方向を調整できる。マイクロニードルアレイ１を撮像する方向の設定については後述する。
《マイクロニードルアレイ撮像方法》
ステージ２２に載置されたマイクロニードルアレイ１に対して、シート３の第２面３Ｂに照明部３０から平行光である照明光を照射し、シート３の第１面３Ａ側からマイクロニードルアレイ１を撮像する。
この際、以下の条件で照明部３０及び撮像部４０を設定して、マイクロニードルアレイ１を撮像する。
図４は、照明部及び撮像部の設定の概念図である。
同図において、矢印ＬＤは、照明部３０による照明光の照射方向を示しており、矢印ＳＤは、撮像部４０によるマイクロニードルアレイ１の撮像方向を示している。また、破線は、照明光の軌跡を示している。ただし、説明を簡単にするため、界面での屈折は考慮していない。
〈照明部の設定〉
照明部３０は、マイクロニードル２の底面２ａへの光の入射角αが９０−θ度以上、かつ、マイクロニードル２の側面２ｂへの光の入射角βが臨界角γ未満となる条件で照明光を照射する。
ここで、角度θは、マイクロニードル２の底面２ａに対する側面２ｂの傾斜角度である。この角度θは、マイクロニードル２を構成する円錐の母線が、マイクロニードル２の底面２ａと成す角度として規定される。なお、マイクロニードル２の底面２ａは、マイクロニードル２とシート３との界面として規定される。
第１の条件、すなわち、マイクロニードル２の底面２ａへの光の入射角αが９０−θ度以上という条件は、マイクロニードル２の側面２ｂの傾斜角度θから導かれる条件である。
マイクロニードル２の底面２ａに９０−θ度未満の入射角で入射する光は、マイクロニードル２の先端に伝播されてしまう。
そこで、マイクロニードル２の底面２ａへの光の入射角αが９０−θ度以上となることを第１の条件として規定している。
これにより、マイクロニードル２の底面２ａからマイクロニードル２の内部に入射する光が、先端に伝播されるのを抑制できる。
なお、マイクロニードル２の底面２ａへの光の入射角αは、マイクロニードル２の底面２ａに入射する光の方向と、マイクロニードル２の底面２ａに立てた法線ＰＬ２ａとの成す角として規定される。
また、角度９０−θは、マイクロニードル２を構成する円錐の母線を延長した直線ｇ２が、マイクロニードル２の底面２ａに立てた法線ＰＬ２ａと成す角度として規定される。
第２の条件、すなわち、マイクロニードル２の側面２ｂへの光の入射角βが臨界角γ未満という条件は、マイクロニードル２に入射した光が、内部で全反射しないことを条件して規定するものである。
マイクロニードル２の底面２ａからマイクロニードル２の内部に入射した光が、側面２ｂで全反射すると、光がマイクロニードル２の先端に伝播されやすくなる。
そこで、マイクロニードル２に入射した光が内部で全反射しないこと、すなわち、マイクロニードル２の側面２ｂへの光の入射角βが臨界角γ未満となることを第２の条件として規定している。
ここで、マイクロニードル２の側面２ｂに入射する光の入射角βは、マイクロニードル２の側面２ｂに入射する光の方向と、マイクロニードル２の側面２ｂに立てた法線ＰＬ２ｂとの成す角として規定される。
また、マイクロニードル２の側面２ｂへの光の入射角βとは、マイクロニードル２の底面２ａからマイクロニードル２の内部に進入し、マイクロニードル２の内部を進行して、マイクロニードル２の側面２ｂに入射する光のマイクロニードル２の側面２ｂへの入射角の意味である。
また、臨界角γは、全反射が生じる最も小さな入射角として規定される。図４において、矢印ＴＲＤは、マイクロニードル２の側面２ｂにおいて、最も小さな入射角で全反射する光の入射方向を示している。したがって、臨界角γは、矢印ＴＲＤで示される光の方向と、マイクロニードル２の側面２ｂに立てた法線ＰＬ２ｂとの成す角として規定される。
水溶性高分子を主体として構成されるマイクロニードルアレイの場合、臨界角γは、おおよそ４６度である。よって、水溶性高分子を主体として構成されるマイクロニードルアレイの場合は、マイクロニードル２の側面２ｂへの入射角が４６度未満となる条件で照明光を照射する。
上記の第１及び第２の条件は、いずれもマイクロニードル２の先端に光を入り込みにくくするための条件である。この２つの条件を満たすように、照明部３０による照明光の照射方向を調整する。これにより、マイクロニードル２の先端部分のみが暗く、他の部分、すなわち、マイクロニードル２の根元の部分及びシート３の部分は明るい状態を生成できる。これにより、形状等の検査が容易な高いコントラストの画像を撮像できる。
〈撮像部の設定〉
撮像部４０は、マイクロニードルアレイ１を撮像する方向が、照明光の照射方向と平行になる条件でマイクロニードルアレイ１を撮像する。すなわち、同軸上で撮像する。なお、ここでの「平行」は、ほぼ平行（ほぼ同軸）とみなせる状態を含むものである。
上記のように、照明光は、マイクロニードル２の底面２ａへの光の入射角αが９０−θ度以上という条件で照射される。したがって、照明光は、シート３に対して斜めに照射される。したがって、マイクロニードルアレイ１は、シート３に対して斜めから撮像される。
このように、マイクロニードルアレイ１をシート３に対して斜めから撮像することにより、得られた画像からマイクロニードル２の形状を検査する際、容易に検査できる。
なお、照明光は、上記第１及び第２の条件を満たす範囲で、その照射方向を調整できるので、照明光の調整可能な範囲で、好ましい方向に撮像方向を設定する。
図５は、照明部及び撮像部を適切に設定した場合に得られる画像のイメージ図である。
照明部３０及び撮像部４０を適切に設定して、マイクロニードルアレイ１を撮像することにより、マイクロニードル２の先端部分のみが暗くなり、他が明るく写る画像を撮像できる。これにより、検査に適した画像が得られる。
［マイクロニードルアレイ検査装置］
次に、上記のマイクロニードルアレイ撮像装置１０を用いたマイクロニードルアレイ検査装置５０について説明する。
《マイクロニードルアレイ検査装置の構成》
図６は、マイクロニードルアレイ検査装置の概略構成を示すブロック図である。
同図に示すように、マイクロニードルアレイ検査装置は、マイクロニードルアレイ撮像装置１０と、マイクロニードルアレイ撮像装置１０で撮像されたマイクロニードルアレイ１の画像データを取得し、得られた画像データに基づいてマイクロニードルアレイ１を検査する検査部５２と、を備える。
検査部５２は、マイクロニードルアレイ撮像装置１０と有線又は無線で通信可能に接続され、マイクロニードルアレイ撮像装置１０で撮像されたマイクロニードルアレイ１の画像データを取得する。そして、得られた画像データを解析し、所定の項目について検査する。たとえば、個々のマイクロニードル２が規定の形状で製造されているか否か、個々のマイクロニードル２にひび、欠け等が生じていないか、異物が混入していないか等を検査する。
検査部５２は、たとえば、コンピュータで構成される。コンピュータは、所定の検査プログラムを実行することにより、検査部５２として機能する。コンピュータには、ディスプレイ、入力デバイス、記録デバイス等が接続される。
《マイクロニードルアレイ検査方法》
マイクロニードルアレイ検査装置５０によるマイクロニードルアレイ１の検査方法は、次のとおりである。
検査対象のマイクロニードルアレイ１をマイクロニードルアレイ撮像装置１０で撮像する。
検査部５２は、撮像されたマイクロニードルアレイ１の画像データをマイクロニードルアレイ撮像装置１０から取得する。そして、得られた画像データを解析し、所定の項目について検査する。この際、コントラストの高い画像が得られているので、形状等を高い精度で検査できる。
［マイクロニードルアレイ撮像装置の第２の実施の形態］
《装置構成》
図７は、マイクロニードルアレイ撮像装置の第２の実施の形態の概略構成図である。
本実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置１００は、上記第１の実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置１０と照明部１３０の構成が異なる。本実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置１００の照明部１３０は、ステージ２２に載置されたマイクロニードルアレイ１に対して、そのシート３の第２面３Ｂに平行光ではない光を照明光として照射する。ここでは、拡散光を照明光として照射する。
照明部１３０以外の構成は、上記第１の実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置１０と同じである。したがって、ここでは、照明部１３０の構成についてのみ説明する。
〈照明部〉
照明部１３０は、拡散光を出射する拡散光照射ユニット１３４を備える。拡散光照射ユニット１３４は、光源部１３６及び拡散板１３８を備える。
光源部１３６は、筐体内に図示しない光源を備える。光源には、たとえば、白色ＬＥＤが用いられる。
拡散板１３８は、光源部１３６の前面に備えられ、光源部１３６から出射した光を拡散させる。拡散板１３８は、光源部１３６とは反対側の面が、拡散光の出射面ＯＳを構成する。拡散板１３８は、完全拡散ないしは完全拡散に近い拡散性を有することが好ましい。
照明部１３０は、拡散光照射ユニット１３４の設置位置を調整する図示しない位置調整機構、及び、拡散光照射ユニット１３４の姿勢を調整するアングル機構を更に備える。
位置調整機構は、拡散光照射ユニット１３４を前後及び上下方向に位置調整可能に支持する。ここで、前後方向とは、水平な状態のステージ２２の載置面２２Ａと平行な方向であり、図７において矢印ｘで示す方向である。また、上下方向とは、水平な状態のステージ２２の載置面２２Ａと直交する方向であり、図７において矢印ｙで示す方向である。この位置調整機構により、出射面ＯＳの位置を調整できる。
アングル機構は、拡散光照射ユニット１３４に備えられた揺動軸１３４Ａを中心に拡散光照射ユニット１３４を揺動可能に支持する。揺動軸１３４Ａは、撮像部４０の撮像方向と直交する。このアングル機構で出射面ＯＳの傾斜角度を調整できる。
なお、図７は、拡散光の出射面が、ステージ２２に載置されたマイクロニードルアレイ１のシート３に対して垂直になるように設定した場合を示している。
《マイクロニードルアレイ撮像方法》
ステージ２２に載置されたマイクロニードルアレイ１に対して、シート３の第２面３Ｂに照明部１３０から拡散光である照明光を照射し、シート３の第１面３Ａ側からマイクロニードルアレイ１を撮像する。
この際、以下の条件で照明部１３０及び撮像部４０を設定して、マイクロニードルアレイ１を撮像する。
〈照明部の設定〉
（１）基準マイクロニードルの設定
まず、基準マイクロニードルを設定する。基準マイクロニードル２ｘとは、出射面ＯＳの最も近くに配置されるマイクロニードルのことである。
図８は、基準マイクロニードルの設定の概念図である。
同図に示すように、拡散光の出射面ＯＳの最も近くに配置されるマイクロニードルが基準マイクロニードル２ｘとして設定される。
拡散光の出射面ＯＳの最も近くに配置されるマイクロニードルを基準にするのは、出射面ＯＳの近くにあるマイクロニードルほど先端部分に光が伝播されやすいからである。すなわち、出射面ＯＳの最も近くに配置されるマイクロニードルが、最も先端部分に光が伝播しやすいマイクロニードルだからである。したがって、出射面ＯＳの最も近くに配置されるマイクロニードルの先端部分を基準にして、マイクロニードルの先端部分が暗くなるように、照明光を設定すれば、必然的に他のマイクロニードルも先端部分を暗くできる。
図８に示す例では、マイクロニードルアレイ１のシート３に対して、出射面ＯＳを垂直に設置した場合を示している。この場合、出射面ＯＳと直交する方向において、最も近い距離Ｄminにあるマイクロニードルが基準マイクロニードル２ｘとなる。
拡散光の出射面ＯＳから出射されて、基準マイクロニードル２ｘの底面に入射する全ての光の強度を１とする。ここでの光の強度は、基準マイクロニードル２ｘの底面に入射する光のエネルギーであり、照度と捉えることができる。
（２）照明部の設定
照明部１３０は、第１の条件として、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する光のうち基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに９０−θ度未満の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下となるように、出射面ＯＳを設定し、照明光を照射する。
更に、照明部１３０は、第２の条件として、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する光のうち基準マイクロニードル２ｘの側面２ｘｂに臨界角γ以上の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下となるように、出射面ＯＳを設定し、照明光を照射する。
これにより、マイクロニードルアレイ１に対して、個々のマイクロニードル２の先端部分のみが暗く、他の部分、すなわち、マイクロニードル２の根元の部分及びシート３の部分は明るい状態を生成でき、形状等の検査に最適なコントラストの高い画像を撮像できる。
以下、各条件について、個別に説明する。
（ａ）第１の条件
第１の条件、すなわち、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する光のうち基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに９０−θ度未満の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下という条件は、マイクロニードル２の側面２ｂの傾斜角度θから導かれる条件である。マイクロニードル２の底面２ａに９０−θ度未満の入射角で入射する光は、マイクロニードル２の先端に伝播される。しかし、照明光として拡散光を用いる場合、当該条件で入射する光を完全になくすことはできない。そこで、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに９０−θ度未満の入射角で入射する光の強度を一定以下に抑えることを要件として規定している。すなわち、全体の１／１０以下に抑えることを要件として規定している。当該条件で入射する光の強度を全体の１／１０以下に抑えることにより、十分に先端が暗い状態を生成でき、検査に必要なコントラストの画像を撮像できる。
ここで、「全体の１／１０以下」とは、拡散光の出射面ＯＳから出射され、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する全ての光の強度を１とした場合に、その１／１０以下という意味である。すなわち、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する光のうち基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに９０−θ度未満の入射角で入射する光の強度が、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する全ての光の強度の１／１０以下という意味である。
図９は、基準マイクロニードルの底面に入射する光のうち基準マイクロニードルの底面に９０−θ度未満の入射角で入射する光を説明する図である。
ここでは、説明を簡単にするため、出射面ＯＳと直交する断面での光の入射に限定して説明する。また、界面での屈折は考慮しない。
出射面ＯＳから拡散光が出射される場合、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａには、出射面ＯＳの全範囲Ｚａからの光が入射する。このうち基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに９０−θ度未満の入射角で入射する光は、図９において、出射面ＯＳの範囲Ｚｂからの出射される光である。この範囲Ｚｂは、基準マイクロニードル２ｘを構成する円錐の母線を延長した直線ｇ２ｘと、出射面ＯＳとの交点を点Ｐ１とすると、点Ｐ１から出射面ＯＳの下端までの範囲として規定される。
点Ｐ１よりも上側の範囲から出射される光は、底面２ｘａとの位置関係から、９０−θ度未満の入射角では、底面２ｘａには入り得ない。
したがって、第１の条件は、範囲Ｚｂから出射されて基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する光の強度が、全範囲Ｚａから出射されて基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する光の強度の１／１０になるように、出射面ＯＳを設定すればよい。
（ｂ）第２の条件
第２の条件、すなわち、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する光のうち基準マイクロニードル２ｘの側面２ｘｂに臨界角γ以上の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下という条件は、マイクロニードル２の内部で生じる全反射の観点から導かれる条件である。
マイクロニードル２に入射した光が、内部で全反射すると、光がマイクロニードル２の先端に伝播されやすくなる。しかし、照明光が拡散光の場合、全反射を完全になくすことはできない。
そこで、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する光のうち基準マイクロニードル２ｘの側面２ｘｂに臨界角γ以上の入射角で入射する光、すなわち、内部で全反射する光の強度を一定以下に抑えることを要件として規定している。すなわち、全体の１／１０以下に抑えることを要件として規定している。当該条件で入射する光の強度を全体の１／１０以下に抑えることにより、十分に先端が暗い状態を生成でき、検査に必要なコントラストの画像を撮像できる。
ここで、全体の１／１０以下とは、拡散光の出射面ＯＳから出射され、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する全ての光の強度を１とした場合に、その１／１０以下という意味である。すなわち、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する光のうち基準マイクロニードル２ｘの側面２ｘｂに臨界角γ以上の入射角で入射する光の強度（側面で全反射する条件で底面に入射する光の強度）が、拡散光の出射面ＯＳから出射され、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する全ての光の強度の１／１０以下という意味である。
図１０は、基準マイクロニードルの底面に入射する光のうち基準マイクロニードルの側面に臨界角以上の入射角で入射する光を説明する図である。
ここでは、説明を簡単にするため、出射面ＯＳと直交する断面での光の入射に限定して説明する。また、界面での屈折は考慮しない。
出射面ＯＳから拡散光が出射される場合、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａには、出射面ＯＳの全範囲Ｚａからの光が入射する。このうち基準マイクロニードル２ｘの側面２ｘｂに臨界角γ以上の入射角で入射する光は、図１０において、出射面ＯＳの範囲Ｚｃからの出射される光である。この範囲Ｚｃは、次のように設定される。
いま、基準マイクロニードル２ｘの側面２ｘｂに臨界角γで入射する光が、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する入射角をδとする。入射角δは、基準マイクロニードル２ｘの側面２ｘｂに臨界角γで入射する光の入射方向ＴＲＤと、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａから下ろした垂線との成す角度として規定される。
基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａにおいて、出射面ＯＳから最も近い点を点Ｐ２ｘとする。点Ｐ２ｘに入射角δで入射する光の光線軌跡を直線Ｌ２ｘとする。範囲Ｚｃは、直線Ｌ２ｘと、出射面ＯＳとの交点を点Ｐ２とすると、点Ｐ２から出射面ＯＳの下端までの範囲として規定される。
点Ｐ２よりも上側の範囲から出射される光は、底面２ｘａとの位置関係から、側面２ｘｂで全反射する条件で底面２ｘａには入り得ない。
したがって、第１の条件は、範囲Ｚｃから出射されて基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する光の強度が、全範囲Ｚａから出射されて基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する光の強度の１／１０になるように、出射面ＯＳを設定すればよい。
上記の第１及び第２の条件は、いずれもマイクロニードル２の先端に光を入り込みにくくするための条件である。この２つの条件を満たすように、出射面ＯＳを設定する。これにより、マイクロニードル２の先端部分のみが暗く、他の部分、すなわち、マイクロニードル２の根元の部分及びシート３の部分は明るい状態を生成でき、形状等の検査に適したコントラストの高い画像を撮像できる。
〈撮像部の設定〉
撮像部４０は、シート３に対して傾斜した方向からマイクロニードルアレイ１を撮像するように、撮像方向を設定する。すなわち、マイクロニードルアレイ１を斜めから撮像するように設定する。これにより、形状を検査しやすい画像を撮像できる。
以上説明したように、本実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置１０によれば、マイクロニードル２の先端部分のみが暗く、他の部分は明るい画像を撮像できる。これにより、検査に適したコントラストの高い画像を撮像できる。
また、本実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置１０によれば、照明光として拡散光を使用することにより、全体としてムラのない画像を撮像できる。すなわち、照明光として拡散光を使用することにより、明るく写る部分（個々のマイクロニードルの根元部分及びシート部分）をムラなく均一な明るさにできる。これにより、より検査に適した画像を撮像できる。
更に、拡散光を照明光として使用することにより、照明部３０及び撮像部４０の設定も容易にできる。すなわち、平行光を照明光として使用する場合、照明部３０及び撮像部４０を厳密に調整して設定する必要があるが、拡散光を照明光として使用することにより、設定可能な範囲に幅を持たせることができる。これにより、照明部３０及び撮像部４０の設定を容易にできる。
なお、拡散光の出射面は、マイクロニードルアレイ１のシート３に対して傾けて設置又は垂直に設置することが好ましい。マイクロニードルアレイ１のシート３と平行ないし平行に近い角度で設置すると、マイクロニードル２の先端に光が入りやすくなるからである。拡散光の出射面は、シート３に対して５０度以上傾けて設置することが好ましく、マイクロニードルアレイ１のシート３に対して垂直ないし垂直に近い角度で設置することがより好ましい。
また、拡散光の出射面は、マイクロニードルアレイ１のシート３の第２面３Ｂに近づけすぎると、マイクロニードル２の先端に光が入りやすくなる。よって、拡散光の出射面は、マイクロニードルアレイ１のシート３の第２面３Ｂから一定距離以上離すことが好ましく、１０ｍｍ以上離すことが好ましい。
《変形例》
上記実施の形態では、拡散光、特に完全拡散する光を照明光として使用する場合を例に説明したが、指向性をもって拡散する光、複数の入射角をもってマイクロニードルの底面に入射する光等を照明光として用いる場合も同様に取り扱うことができる。すなわち、平行光ではない光を照明光として使用する場合は、上記条件で照明部及び撮像部を設定することにより、マイクロニードル２の先端部分のみが暗く、他の部分は明るい状態を生成でき、形状等の検査に適したコントラストの高い画像を撮像できる。
［マイクロニードルアレイ撮像装置の第３の実施の形態］
《装置構成》
図１１は、マイクロニードルアレイ撮像装置の第３の実施の形態の概略構成図である。
本実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置２００は、照明光として平行光を使用する点で上記第１の実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置１０と共通する。
一方、本実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置１００は、マイクロニードルアレイ１に対してシート３の第１面３Ａ側から照明光を照射する点で上記第１の実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置１０と相違する。
シート３の第１面３Ａ側からマイクロニードルアレイ１に照射された平行光である照明光は、マイクロニードルアレイ１を透過して、シート３の第２面３Ｂ側に設置された反射板２３４の反射面２３４Ａに入射する。そして、その反射面２３４Ａで反射して、シート３の第２面３Ｂに照射される。
本実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置２００は、マイクロニードルアレイ１を支持する支持部２２０と、支持部２２０に支持されたマイクロニードルアレイ１に照明光を照射する照明部２３０と、支持部２２０に支持されたマイクロニードルアレイ１を撮像する撮像部２４０と、を備える。
［支持部］
支持部２２０の構成は、上述した第１の実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置１０の支持部２０と同じである。すなわち、マイクロニードルアレイ１が載置されるステージ２２２を備える。マイクロニードルアレイ１は、シート３の第２面３Ｂを下にしてステージ２２２の載置面２２２Ａの上に載置される。ステージ２２２は、開口部２２４を備える。シート３の第１面３Ａ側から照射された照明光は、マイクロニードルアレイ１を透過し、開口部２２４を抜けて、反射板２３４の反射面２３４Ａに入射する。
［撮像部］
撮像部２４０の構成は、上述した第１の実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置１０の撮像部４０と同じである。すなわち、ステージ２２２の載置面２２２Ａに載置されたマイクロニードルアレイ１をシート３の第１面３Ａ側から撮像する撮像ユニット２４２を備える。撮像ユニット２４２は、レンズ２４４及びカメラ２４６を備える。なお、レンズ２４４は、同軸照明を実現するため、その光路上にハーフミラー２４４Ａを備える。
撮像部２４０は、図示しないアングル機構を更に備える。アングル機構は、ステージ２２２の載置面２２２Ａの中心Ｏを中心とする円弧Ａ２に沿って撮像ユニット２４２を一定の角度範囲で揺動可能に支持する。このアングル機構で撮像ユニット２４２の姿勢を調整することにより、撮像する角度を調整できる。
［照明部］
照明部２３０は、平行光照射ユニット２３２及び反射板２３４を備える。平行光照射ユニット２３２は、図示しない光源及びレンズを備え、平行光を出射する。平行光照射ユニット２３２は、撮像ユニット２４２のレンズ２４４に備えられたハーフミラー２４４Ａに向けて平行光である照明光を出射する。ハーフミラー２４４Ａに入射した照明光は、進行方向が直角に折り曲げられて、撮像ユニット２４２のレンズ２４４と同じ光軸上を伝播する。これにより、撮像ユニット２４２のカメラ２４６と同軸で照明光を照射できる。平行光照射ユニット２３２及びハーフミラー２４４Ａが光源部を構成する。
平行光照射ユニット２３２は、撮像ユニット２４２に一体的に設けられる。したがって、アングル機構で撮像ユニット２４２を揺動させると、平行光照射ユニット２３２も撮像ユニット２４２と一体的に揺動する。
反射板２３４は、反射部材の一例である。反射板２３４は、たとえば、ミラーで構成される。反射板２３４は、その反射面２３４Ａがステージ２２２を挟んで撮像ユニット２４２と対向して配置される。すなわち、反射板２３４は、撮像ユニット２４２と同軸上に配置され、かつ、その反射面２３４Ａがレンズ２４４の光軸Ｌ２と直交して配置される。反射板２３４の反射面２３４Ａが、マイクロニードルアレイ１に対する照明光の出射面として機能する。
反射板２３４は、図示しない連動機構を備え、撮像ユニット２４２と連動して揺動する。すなわち、撮像ユニット２４２を揺動させると、同軸関係を維持するように、撮像ユニット２４２と一体的に揺動する。
《撮像方法》
平行光照射ユニット２３２を駆動すると、平行光である照明光が撮像ユニット２４２のレンズ２４４に備えられたハーフミラー２４４Ａに入射する。ハーフミラー２４４Ａに入射した照明光は、レンズ２４４の光軸Ｌ２と同軸上を伝播して、ステージ２２２上のマイクロニードルアレイ１のシート３の第１面３Ａに照射される。シート３の第１面３Ａに照射された照明光は、シート３を透過して、反射板２３４の反射面２３４Ａに入射する。そして、その反射面２３４Ａで反射して、マイクロニードルアレイ１のシート３の第２面３Ｂに照射される。
図示しないアングル機構によって撮像ユニット２４２の姿勢を調整することにより、照明光の照射方向を調整し、マイクロニードル２の先端部分のみが暗くなる状態を作り出す。すなわち、マイクロニードル２の底面への光の入射角が９０−θ度以上、かつ、マイクロニードル２の側面への光の入射角が臨界角未満となる条件で照明光が照射されるように、照明光の照射方向を調整する。
これにより、マイクロニードル２の先端部分のみが暗く、他の部分は明るい状態を生成でき、形状等の検査に適した高いコントラストの画像を撮像できる。
《変形例》
〈照明光の照射方法の変形例〉
カメラ２４６と同軸方向から照明光を照射する方法は、上記の例に限定されない。たとえば、リング照明を利用して、カメラ２４６と同軸方向から照明光を照射する構成とすることもできる。
〈偏光フィルタの利用〉
マイクロニードルアレイ１に対してシート３の第１面３Ａ側から照明光を照射すると、正反射する光がカメラ２４６に入射して、コントラストを低下させる場合がある。この場合、偏光フィルタを使用することにより、正反射光の影響を抑制できる。正反射する光は、反射面で振動方向を持つ偏光となる。したがって、反射面と垂直な方向の直線偏光フィルタを撮像光軸上に挿入する。これにより、正反射光を抑制でき、クリアで高コントラストな画像を撮像できる。
［マイクロニードルアレイ撮像装置の第４の実施の形態］
《装置構成》
図１２は、マイクロニードルアレイ撮像装置の第４の実施の形態の概略構成図である。
本実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置３００は、照明光として拡散光を使用する点で上記第２の実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置１００と共通する。
一方、本実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置３００は、マイクロニードルアレイ１に対してシート３の第１面３Ａ側から照明光を照射する点で上記第２の実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置１００と相違する。
シート３の第１面３Ａ側からマイクロニードルアレイ１に照射された照明光は、マイクロニードルアレイ１を透過して、シート３の第２面３Ｂ側に設置された拡散反射板３３４の拡散反射面３３４Ａに入射する。そして、その拡散反射面３３４Ａで拡散反射して、シート３の第２面３Ｂに照射される。
照明部３３０以外の構成は、上記第３の実施の形態のマイクロニードルアレイ撮像装置２００と同じである。したがって、ここでは、照明部３３０の構成についてのみ説明する。
〈照明部〉
照明部３３０は、照明光照射ユニット３３２及び拡散反射板３３４を備える。照明光照射ユニット３３２は、図示しない光源及びレンズを備え、照明光を出射する。照明光は、平行光に限定されない。照明光照射ユニット３３２は、撮像ユニット２４２のレンズ２４４に備えられたハーフミラー２４４Ａに向けて照明光を出射する。ハーフミラー２４４Ａに入射した照明光は、進行方向が直角に折り曲げられて、撮像ユニット２４２のレンズ２４４と同じ光軸上を伝播する。照明光照射ユニット３３２及びハーフミラー２４４Ａが光源部を構成する。
照明光照射ユニット３３２は、撮像ユニット２４２に一体的に設けられる。したがって、アングル機構で撮像ユニット２４２を揺動させると、照明光照射ユニット３３２も撮像ユニット２４２と一体的に揺動する。
拡散反射板３３４は、拡散反射部材の一例である。拡散反射板３３４は、完全拡散ないしは完全拡散に近い拡散性を有することが好ましい。拡散反射板３３４の拡散反射面３３４Ａが、マイクロニードルアレイ１に対する照明光の照射面を構成する。
照明部３３０は、拡散反射板３３４の設置位置を調整する図示しない位置調整機構、及び、拡散反射板３３４の姿勢を調整するアングル機構を更に備える。
位置調整機構は、拡散反射板３３４を前後及び上下方向に位置調整可能に支持する。ここで、前後方向とは、水平な状態のステージ２２２の載置面２２２Ａと平行な方向であり、図１２において矢印ｘで示す方向である。また、上下方向とは、水平な状態のステージ２２２の載置面２２２Ａと直交する方向であり、図１２において矢印ｙで示す方向である。この位置調整機構により、出射面である拡散反射面３３４Ａの位置を調整できる。
アングル機構は、拡散反射板３３４の裏面に備えられた揺動軸３３４Ｂを中心に拡散反射板３３４を揺動可能に支持する。揺動軸３３４Ｂは、撮像部２４０の撮像方向と直交する。このアングル機構で出射面である拡散反射面３３４Ａの傾斜角度を調整できる。
《撮像方法》
照明光照射ユニット３３２を駆動すると、照明光が撮像ユニット２４２のレンズ２４４に備えられたハーフミラー２４４Ａに入射する。ハーフミラー２４４Ａに入射した照明光は、レンズ２４４の光軸方向に伝播して、ステージ２２２上のマイクロニードルアレイ１のシート３の第１面３Ａに照射される。シート３の第１面３Ａに照射された照明光は、シート３を透過して、拡散反射板３３４の拡散反射面３３４Ａに入射する。そして、その拡散反射面３３４Ａで拡散反射して、マイクロニードルアレイ１のシート３の第２面３Ｂに照射される。
図示しない位置調整機構及びアングル機構によって拡散反射板３３４の位置及び姿勢を調整することにより、マイクロニードルアレイ１への照明光の照射方向を調整し、マイクロニードル２の先端部分のみが暗くなる状態を作り出す。すなわち、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する光のうち基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに９０−θ度未満の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下となり、かつ、基準マイクロニードル２ｘの底面２ｘａに入射する光のうち基準マイクロニードル２ｘの側面２ｘｂに臨界角γ以上の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下となるように、拡散反射板３３４の位置及び姿勢を調整する。
また、アングル機構によって撮像ユニット２４２の姿勢を調整することにより、撮像方向を調整する。この際、マイクロニードルアレイ１が斜めから撮像されるように、撮像方向を設定する。
これにより、マイクロニードル２の先端部分のみが暗く写り、その他の部分は明るく写る画像を撮像できる。
《変形例》
カメラ２４６と同軸方向から照明光を照射する方法は、上記の例に限定されない。たとえば、リング照明を利用して、カメラ２４６と同軸方向から照明光を照射する構成とすることもできる。また、偏光フィルタを使用して、正反射光の影響を抑制することもできる。
［その他の実施の形態］
撮像部の光学系をテレセントリック光学系で構成してもよい。これにより、焦点がずれても像の大きさを変えずに撮像できる。また、視差によるゆがみのない画像を撮像できる。
［マイクロニードルアレイの他の例］
本発明の対象となるマイクロニードルアレイは、上記実施の形態で説明した構成のものに限定されるものでない。透明又は半透明なシート上に透明又は半透明なマイクロニードルが複数配置されたマイクロニードルアレイであれば、本発明を適用できる。
また、マイクロニードルアレイに備えられるマイクロニードルの形状についても特に限定されない。上記の例では、マイクロニードルが円錐形状であるが、この他、四角錐、三角錐等の角錐形状を有するマイクロニードル等を備えたマイクロニードルアレイにも同様に本発明を適用できる。
また、マイクロニードルが多段構造を有するマイクロニードルアレイについても、同様に本発明を適用できる。多段構造を有するマイクロニードルとは、先端に向かって段階的に径が細くなる構造のマイクロニードルのことをいう。
図１３は、二段構造を有するマイクロニードルの一例を示す側面図である。
同図に示すように、このマイクロニードル２は、先端側のニードル部２ｎと、根元側の台座部２ｓと、を備える。ニードル部２ｎは、皮膚に穿刺される部分であり、円錐形状を有する。台座部２ｓは、シート３上でニードル部２ｎを支持する部分であり、円錐台形状を有する。
このようにマイクロニードル２が多段構造を有する場合は、その先端部分について、上記条件で照明光が照射されるように設定する。
すなわち、マイクロニードルの先端を構成する部分をニードル部とすると、照明光が平行光の場合、ニードル部の底面への光の入射角が９０−θ度以上、かつ、マイクロニードルの側面への光の入射角が臨界角γ未満となる条件で照明光を照射する。
また、照明光が拡散光の場合、基準マイクロニードルのニードル部の底面に入射する光のうち基準マイクロニードルのニードル部の底面に９０−θ度未満の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下、かつ、基準マイクロニードルのニードル部の底面に入射する光のうち基準マイクロニードルのニードル部の側面に臨界角γ以上の入射角で入射する光の強度が全体の１／１０以下となる条件で照明光を照射する。
ここで、角度θは、ニードル部の側面の傾斜角度として規定される。また、ニードル部の底面は、ニードル部と先端側から二段目の段部との界面として規定される。したがって、二段構造のマイクロニードルの場合、ニードル部２ｎと台座部２ｓとの界面がニードル部の底面を構成する。
このように照明光を照射することにより、多段構造を有するマイクロニードル２の場合であっても、その先端部分のみを暗くして、マイクロニードルアレイの画像を撮像できる。
１ マイクロニードルアレイ
２ マイクロニードル
２ａ マイクロニードルの底面
２ｂ マイクロニードルの側面
２ｎ マイクロニードルのニードル部
２ｓ マイクロニードルの台座部
２ｘ 基準マイクロニードル
２ｘａ 基準マイクロニードルの底面
２ｘｂ 基準マイクロニードルの側面
３ シート
３Ａ シートの第１面
３Ｂ シートの第２面
１０ マイクロニードルアレイ撮像装置
２０ 支持部
２２ ステージ
２２Ａ ステージの載置面
２４ ステージの開口部
３０ 照明部
３２ 平行光照射ユニット
４０ 撮像部
４２ 撮像ユニット
４４ 撮像レンズ
４６ カメラ
５０ マイクロニードルアレイ検査装置
５２ 検査部
１００ マイクロニードルアレイ撮像装置
１３０ 照明部
１３４ 拡散光照射ユニット
１３４Ａ 拡散光照射ユニットの揺動軸
１３６ 光源部
１３８ 拡散板
２００ マイクロニードルアレイ撮像装置
２２０ 支持部
２２２ ステージ
２２２Ａ ステージの載置面
２２４ ステージの開口部
２３０ 照明部
２３２ 平行光照射ユニット
２３４ 反射板
２３４Ａ 反射板の反射面
２４０ 撮像部
２４２ 撮像ユニット
２４４ レンズ
２４４Ａ ハーフミラー
２４６ カメラ
３００ マイクロニードルアレイ撮像装置
３３０ 照明部
３３２ 照明光照射ユニット
３３４ 拡散反射板
３３４Ａ 拡散反射面
３３４Ｂ 拡散反射板の揺動軸
Ａ１ 円弧
Ａ２ 円弧
Ｌ１ 平行光照射ユニットの光軸
Ｌ２ 撮像レンズの光軸
ＬＤ 照明部による照明光の照射方向
Ｍ１ 薬剤を含む素材
Ｍ２ 薬剤を含まない素材
Ｏ ステージの載置面の中心
ＯＳ 拡散光の出射面
ＰＬ２ａ マイクロニードルの底面に立てた法線
ＰＬ２ｂ マイクロニードルの側面に立てた法線
ＳＤ 撮像部によるマイクロニードルアレイの撮像方向
ＴＲＤ 最も小さな入射角で全反射する光の入射方向
Ｚａ 出射面から出射する光の範囲
Ｚｂ 基準マイクロニードルの底面に９０−θ度未満の入射角で入射する光が出射する範囲
Ｚｃ 基準マイクロニードルの側面に臨界角以上の入射角で入射する光が出射する範囲
α マイクロニードルの底面への光の入射角
β マイクロニードルの側面への光の入射角
γ 臨界角
δ 基準マイクロニードルの側面に臨界角で入射する光が基準マイクロニードルの底面に入射する入射角
θ マイクロニードルの底面に対する側面の傾斜角度
ψ 軸

Claims (2)

  1. 底面に対する側面の傾斜角度がθ度である透明又は半透明なマイクロニードルが、透明又は半透明なシートの一方側の面の上に複数配置されたマイクロニードルアレイを前記マイクロニードルが配置された面の側から撮像するマイクロニードルアレイ撮像方法であって、
    前記マイクロニードルの底面への光の入射角が９０−θ度以上、かつ、前記マイクロニードルの側面への光の入射角が臨界角未満となる条件で前記マイクロニードルが配置された面と反対側の面に平行光を斜めに照射することにより、前記マイクロニードルの先端部分のみが暗くなる状態を作り出して、前記マイクロニードルアレイを前記シートに対して斜めから撮像する、
    マイクロニードルアレイ撮像方法。
  2. 請求項１に記載のマイクロニードルアレイ撮像方法で撮像された画像を取得し、得られた画像を解析して、前記マイクロニードルアレイを検査する、
    マイクロニードルアレイ検査方法。
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