化粧料の断面観察方法
【課題】走査型電子顕微鏡等を用いて化粧料の断面を観察する化粧料の断面観察方法に関し、所望する位置での断面観察を可能とした化粧料の断面観察方法を提供する。
【解決手段】サンプルホルダに化粧料を配設して試料を作成する試料作成工程Ｓ１と、この試料を凍結させる凍結工程Ｓ２と、凍結された試料を集束イオンビームにより加工し試料に切断面を形成する切断工程Ｓ３と、走査型電子顕微鏡を用いて切断面の切断面画像を生成する切断面画像処理工程Ｓ４とを有する。また凍結工程Ｓ２において凍結された試料を凍結環境を保ったままシールド処理し、凍結環境を保ったまま切断工程Ｓ３及び切断面画像処理工程Ｓ４を実施する。この際、支持台として、人工皮膚、樹脂テープ、又は皮膚のいずれかを用い、かつ、シールド処理では真空状態又は不活性ガスを充填したシールド部材に凍結された試料を配設する。
【解決手段】サンプルホルダに化粧料を配設して試料を作成する試料作成工程Ｓ１と、この試料を凍結させる凍結工程Ｓ２と、凍結された試料を集束イオンビームにより加工し試料に切断面を形成する切断工程Ｓ３と、走査型電子顕微鏡を用いて切断面の切断面画像を生成する切断面画像処理工程Ｓ４とを有する。また凍結工程Ｓ２において凍結された試料を凍結環境を保ったままシールド処理し、凍結環境を保ったまま切断工程Ｓ３及び切断面画像処理工程Ｓ４を実施する。この際、支持台として、人工皮膚、樹脂テープ、又は皮膚のいずれかを用い、かつ、シールド処理では真空状態又は不活性ガスを充填したシールド部材に凍結された試料を配設する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は化粧料の断面観察方法に係り、特に走査型電子顕微鏡等を用いて化粧料の断面を観察する化粧料の断面観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、開発された化粧料の評価の一つとして、化粧料の皮膚への塗布状態の観察が行われている。この塗布状態の観察方法としては、化粧料が塗布された塗布表面を外部から観測する方法がある。
【０００３】
しかしながら、この観察方法では、塗布された化粧料の内部の状態まで観察することができない。よって、塗布された化粧料の内部における製剤の実際の状態を検出することができず、必ずしも化粧料の開発に十分に寄与しているとは言えなかった。
【０００４】
このため、塗布された化粧料の断面を観察する断面観察方法が多用されている。この断面観察方法の一例として、特許文献１に開示された方法がある。この特許文献１に開示された断面観察方法は、支持体の表面に化粧料の膜（化粧料膜）を形成し、この化粧料膜及び支持体を凍結した後に、この化粧料膜を支持体と共に割断して観察用断面を形成し、この観察用断面を顕微鏡を用いて観察することが行われていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０８４００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示される従来の観察方法では、化粧料膜を割断する際に、断面観察を行いたい部分の両側をピンセットで摘んで曲げ応力を加え、化粧料膜を支持体と共に割断して観察用の断面を形成していた。このため、観察を行いたい位置の断面を得ることができず、所望する化粧料（製剤）の状態観察を行うことができないという問題点があった。
【０００７】
また、従来の観察方法では、一つの試料から一つの観察断面しか得ることができなかったため、二次元画像による観察となる。よって、製剤の化粧料中における立体的な画像（３Ｄ画像）を得ることができず、製剤を明瞭な状態で観察することができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、所望する位置での断面観察を可能としうる化粧料の断面観察方法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】
【０００９】
上記の課題は、第１の観点からは、
支持台に化粧料を配設して試料を作成する試料作成工程と、
該試料を凍結させる凍結工程と、
凍結された前記試料を集束イオンビームにより加工し、前記試料に切断面を形成する切断工程と、
走査型電子顕微鏡を用いて前記切断面の切断面画像を得る切断面画像処理工程とを有し、
前記凍結工程において凍結された前記試料を凍結環境を保ったままシールド処理し、該凍結環境を保ったまま前記切断工程及び前記切断面画像処理工程を実施する化粧料の断面観察方法であって、
前記支持台として、人工皮膚、樹脂テープ、又は皮膚のいずれかを用い、
かつ、前記シールド処理では、真空状態又は不活性ガスを充填したシールド部材に凍結された前記試料を配設することを特徴とする化粧料の断面観察方法により解決することができる。
【発明の効果】
【００１０】
開示の化粧料の断面観察方法によれば、凍結された試料をナノオーダでの加工が可能である集束イオンビームにより加工して切断面を形成するため、化粧料の所望する位置での切断面画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である化粧料の断面観察方法の工程図である。
【図２】図２は、試料作成工程を説明するための図である。
【図３】図３は、凍結構成を説明するための図である。
【図４】図４は、シールド処理を説明するための図である（その１）。
【図５】図５は、シールド処理を説明するための図である（その２）。
【図６】図６は、本発明の一実施形態である化粧料の断面観察方法に用いるFIB-SEMの概略構成図である。
【図７】図７は、FIB-SEMの試料近傍位置を拡大して示す図である。
【図８】図８は図７に矢印Ａで示す領域を拡大して示す図であり、（Ａ）は試料の切断処理を行っている状態を示す図であり、（Ｂ）は試料の観察処理を行っている状態を示す図である。
【図９】図９は、切断工程を説明するための図である。
【図１０】図１０は、画像処理工程を説明するための図である。
【図１１】図１１は、画像処理工程により生成された三次元画像の一例を示す図である。
【図１２】図１２は本発明の実施例１である切断面画像を従来方法による切断面画像と比較して示す図であり、（Ａ）は実施例１である切断面画像、（Ｂ）は従来方法による切断面画像である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例２で求められた切断面画像を示す図である。
【図１４】図１４は、図１２に示す複数の切断面画像より生成された三次元画像を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の各工程で実施する処理の処理条件をまとめて示す図である。
【図１６】図１６は、切断位置のピッチとビーム照射時間及びビーム電流との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００１３】
図１乃至図１１は、本発明の一実施形態である化粧料の断面観察方法を説明するための図である。本発明に係る化粧料の断面観察方法は支持台となるサンプルホルダに配設した化粧料の断面を観察する方法である。本実施形態に係る化粧料の断面観察方法は、図２に示すようにサンプルホルダ１０に化粧料９を配設して試料１を作成する試料作成工程（Ｓ１）と、この試料１を凍結させる凍結工程（Ｓ２）と、凍結された試料１を集束イオンビーム４ａにより加工して試料１に切断面を形成する切断工程（Ｓ３）と、走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭと略称する）を用いて切断面の切断面画像を撮像する切断面画像処理工程（Ｓ４）と、切断面画像処理工程（Ｓ４）で形成される複数の切断面画像より、三次元画像を生成する三次元画像処理工程（Ｓ５）とを有する。以下、各工程について説明する。
【００１４】
図２は、試料作成工程Ｓ１を説明するための図である。この試料作成工程Ｓ１では、サンプルホルダ１０の表面に化粧料９を塗布することにより、化粧料９の膜をサンプルホルダ１０上に形成する。この化粧料９の量は例えば0.0003〜0.5mm３の範囲とし、その膜厚は50μｍ以上1mm以下が望ましい（図１５参照）。尚、上記の値は一例であり、サンプルホルダ１０上における化粧料９の形状は特に限定されるものではない。
【００１５】
また、本実施形態に適用できる化粧料９は特に限定されるものではない。具体的には、化粧料９の性状としては、液体状のもの、ジェル状のもの、可塑性を有するもの等、種々の性状を有する化粧料に対応することが可能である。また、具体的な化粧料９の種類としては、乳液、ローション、ファンデーション、サンスクリーン剤等、種々の種類の化粧料を用いることが可能である。
【００１６】
またこの化粧料９が配設されるサンプルホルダ１０は、特に材質等を限定されるものではないが、実際に化粧料９が塗布される人の皮膚に近似した特性を有したものを選定することが望ましい。
【００１７】
具体的には、人工皮膚、転写部材、或いは皮膚をサンプルホルダ１０として用いることができる。ここで、人工皮膚とは皮膚の形状を模したものであり、例えばＰＭＭＡ、ウレタン、ナイロン（登録商標）等により形成される。また、転写部材とは、ガラスや樹脂テープ等の基材に粘性部材を塗布した構造を有するものである。この転写部材は、皮膚に貼着した後に剥がすことにより皮膚状態を転写し、この状態で使用する。
【００１８】
上記のサンプルホルダ１０は、治具１１の先端部に配設されている。この治具１１は、後述する凍結工程Ｓ２において冷媒容器１２内に化粧料９及びサンプルホルダ１０を浸漬する際、また切断工程Ｓ３において試料１をチャンバ３内に装着する際の便宜を図るためのものである。
【００１９】
上記のように化粧料９がサンプルホルダ１０上に配設されると、続いて凍結工程Ｓ２が実施される。図３及び図４は、凍結工程Ｓ２を説明するための図である。本実施形態では、化粧料９を凍結する手段として液体窒素を用いている。
【００２０】
図３に示されるように液体窒素は冷媒容器１２に収納されており、治具１１の先端部に配設された化粧料９及びサンプルホルダ１０は冷媒容器１２内に挿入されることにより液体窒素内に浸漬される。この際、液体窒素の浸漬温度は−196℃〜−210℃の範囲であり、また液体窒素浸漬環境は10−２Pa〜10−３Paの範囲に設定した。この環境下において、冷媒容器１２内に浸漬されたサンプルホルダ１０の温度は−60℃〜−120℃の範囲であった。更に本実施形態では、化粧料９及びサンプルホルダ１０の液体窒素内への浸漬時間は約30秒とした（図１５参照）。
【００２１】
この凍結処理により、化粧料９は及びサンプルホルダ１０は凍結される。この凍結された化粧料９及びサンプルホルダ１０を以下の説明では試料１というものとする。
【００２２】
試料１が生成されると、この試料１に対してシールド処理を実施する。このシールド処理とは、具体的には凍結された試料１にシールド部材１３を配設する処理である。シールド部材１３は、真鍮又はステンレスにより形成されたカプセル状の部材である。このシールド部材１３は凍結環境を維持しつつ、かつ外部環境（空気等）に触れることなく凍結時の雰囲気を維持して試料１を搬送すること（即ち、いわゆるin situで搬送すること）を可能とするために実施される。このため、シールド部材１３内は真空状態又は不活性ガスを充填した構成とされている。
【００２３】
次に、シールド部材１３に収納された試料１（化粧料９及びサンプルホルダ１０）に対し、切断工程Ｓ３及び切断面画像処理工程Ｓ４が実施される。この切断工程Ｓ３及び切断面画像処理工程Ｓ４は、集束イオンビーム加工装置と走査型電子顕微鏡を組み合わせた集束イオンビーム／走査型電子顕微鏡２０（以下、FIB-SEM２０という）を用いて実施される。シールド処理された試料１は、図５に示されるように冷媒容器１２から取り出され、FIB-SEM２０にin situで搬送される。
【００２４】
図６は、FIB-SEM２０の概略構成図である。FIB-SEM２０は、大略すると温度調整装置２、チャンバ３、集束イオンビーム発生装置４、電子ビーム発生装置５、給排装置６、電子検出装置７、及び制御部８等を有した構成とされている。
【００２５】
温度調整装置２は、試料１が装着される装着台としても機能するものである。上記のようにシールド部材１３に収納された試料１は、FIB-SEM２０にin situで搬送され温度調整装置２に装着される。
【００２６】
温度調整装置２は、装着された試料１を設定された温度に維持するために設けられている。具体的には、本実施形態に係る温度調整装置２はクライオシステムであり、試料１を−60℃〜−120℃の範囲に維持できるよう構成されている。この温度調整装置２は、チャンバ３に配設されている。尚、クライオシステムとしてはポラロン社製PP200を用いることができる（図１５参照）。
【００２７】
チャンバ３は外気と遮断を行うための容器であり、給排装置６と共に内部圧力及び内部環境を一定に保つものである。本実施形態では、FIB-SEM２０を使用した切断工程Ｓ３及び切断面画像処理工程Ｓ４の実施中、チャンバ３内は１×10-３〜１×10-４Ｐａ程度に保たれる。
【００２８】
集束イオンビーム発生装置４（以下、FIB装置４という）は、温度調整装置２に装着された試料１に向けて集束イオンビーム４ａを放出する構成とされている。このFIB装置４は、試料１の表面１ａに対して略垂直方向に集束イオンビーム４ａを照射するよう構成されている。また本実施形態では、FIB装置４のイオン源としてガリウムイオン（Ｇａ＋）を用いている。
【００２９】
このFIB装置４は、集束イオンビーム４ａを試料１に照射することにより、試料１の表面に位置する化粧料９をスパッタリングする（化粧料９の原子をはじき飛ばす）。これにより、化粧料９には切断（削る）処理が実施される。集束イオンビーム４ａは数百nmから数nmに絞ることが可能であり、よってFIB装置４によれば試料１（化粧料９）をnmオーダで加工することが可能である。
【００３０】
電子ビーム発生装置５及び電子検出装置７は、SEM３０を構成するものである。SEM３０は、電子ビーム発生装置５及び電子検出装置７の他にも集束レンズ，対物レンズ，走査コイル等の種々の機器及び装置を有しているが、図６では図示及び説明の便宜上、電子ビーム発生装置５及び電子検出装置７のみを図示し、他の機器・装置については図示を省略している。
【００３１】
電子ビーム発生装置５から出射した電子ビーム５ａは、図示しない集束レンズ及び対物レンズにより試料１の所定位置に焦点合わせされて照射される。また、走査コイルにより電子ビーム５ａは、試料１上で走査される。
【００３２】
このように、試料１上で電子ビーム５ａを走査させることにより、電子ビーム５ａが照射された試料１上からは二次電子及び反射電子が発生する。電子検出装置７は、この二次電子と反射電子を検出する。そして、この電子検出装置７の検出結果を、制御部８で画像化処理することにより試料１の画像を得ることができる。
【００３３】
制御部８は、コンピュータにより構成されている。この制御部８は、温度調整装置２、FIB装置４、及び電子ビーム発生装置５の駆動制御を行うと共に、電子検出装置７から供給される二次電子の検出信号に対して画像処理を行うことにより試料１の画像を生成する。
【００３４】
図７及び図８は、試料１の集束イオンビーム４ａ及び電子ビーム５ａが照射される部位を拡大して示す概略図である。本実施形態に係るFIB-SEM２０は、電子ビーム発生装置５が電子ビーム５ａを略鉛直下方向に照射するよう構成されている。
【００３５】
また、試料１の試料傾斜角度（水平方向に対する傾斜角度）は、温度調整装置２の角度を制御することにより、例えば52°に設定されている。更に、前記のようにFIB装置４は試料１の表面に対して略垂直に集束イオンビーム４ａを照射するよう設定されている。尚、温度調整装置２の角度を制御することにより、FIB装置４による集束イオンビーム４ａの照射位置、及び電子ビーム発生装置５による電子ビーム５ａの照射位置も調整可能な構成とされている。
【００３６】
切断工程Ｓ３では、FIB装置４から集束イオンビーム４ａを照射することにより、試料１の表面１ａに配設された化粧料９に対し切断処理（表面切削加工）が行われる。前記のように集束イオンビーム４ａは試料１の表面１ａに対して垂直に照射される。よって、FIB装置４による加工により試料１には、図８（Ａ）に示すような試料１の表面１ａに対して略垂直な切断面ＳＡが形成される。
【００３７】
また、本実施形態に係る化粧料の断面観察方法では、凍結工程Ｓ２を実施した後に切断工程Ｓ３を実施しているため、試料１は凍結した状態（即ち、固まった状態）で切断される。よって切断工程Ｓ３において、試料１をnmオーダで加工することが可能となる。
【００３８】
ここで、仮に化粧料９が凍結していない状態で切断工程Ｓ３を実施することを想定すると、凍結していない状態の化粧料９は液状或いは粘性体状となっている。よって、このような状態の化粧料９に対して集束イオンビーム４ａを照射しても、良好な化粧料９の切断面ＳＡを得ることはできない。
【００３９】
一方、凍結工程Ｓ２は実施するものの、切断工程Ｓ３においてFIB装置４に代えてナイフ等の従来の切断手段を適用した場合、凍結した試料１を切断する処理は非常に困難となる。このため、切断位置をナイフ等を用いて強い力で切断処理することになるが、この際に試料１の切断位置の物理的状態が変化してしまうことが考えられる。この場合も、良好な化粧料９の切断面ＳＡを得ることはできない。
【００４０】
このように、良好な試料１の切断面ＳＡを得るためには、凍結工程Ｓ２で試料１を凍結処理し、その後に切断工程Ｓ３においてFIB装置４を用いて切断処理することは、本実施形態に係る化粧料の断面観察方法では重要な事項となる。
【００４１】
上記のようにして切断工程Ｓ３で切断面ＳＡが形成されると、次に切断面ＳＡ上に蒸着膜を形成する蒸着処理が実施される。この蒸着膜はＳＥＭ実施時における試料１の帯電を防止するために実施される。この蒸着膜は、本実施形態では白金(Pt)，白金(Pt)化合物を使用しており、白金膜の厚さは50nm〜500nmに、白金化合物膜の厚さは１μｍ前後に設定している。
【００４２】
このように切断面ＳＡに蒸着膜が形成されると、続く切断面画像処理工程Ｓ４ではSEM３０を起動し、電子ビーム発生装置５から電子ビーム５ａを切断面ＳＡに照射すると共にこれを走査させ、発生する二次電子と反射電子を電子検出装置７で検出する。図８（Ｂ）は、電子ビーム発生装置５により電子ビーム５ａを切断面ＳＡに向けて照射している状態を示している。
【００４３】
上記のように試料１の傾斜角度、電子ビーム５ａの照射角度を設定することにより、電子ビーム発生装置５により切断面ＳＡに対して電子ビーム５ａを照射することが可能となる。この電子検出装置７で検出された検出信号は制御部８で画像処理され、このようにして得られた切断面画像により切断面ＳＡを観察することができる。
【００４４】
ここで、切断工程Ｓ３で実施されるFIB装置４による試料１の切断方法について、図９及び図１０を用いて更に詳述する。
【００４５】
本実施形態では、試料１の切断にFIB装置４を用いている。このFIB装置４は、切断位置を任意に設定して切断することが可能である。具体的には、図９（Ａ）に示すように、試料１の所望する切断位置Ｌ１で切断処理を行うことが可能である。
【００４６】
前記のように従来では、試料に対して曲げ応力を加えて支持体（サンプルホルダ）と共に化粧料膜を割断して観察用断面を形成していた。このため、従来の断面観察方法では、所望する位置で試料を切断することができなかった。
【００４７】
これに対して本実施形態に係る断面観察方法によれば、例えば試料１内に観察を望む粒子１５が存在すると想定される場合、この想定される位置を切断位置Ｌ１としてFIB装置４により試料１を切断処理することが可能となる。よって本実施形態に係る断面観察方法によれば、試料１の所望する位置の切断面画像を得ることができ、当該断面の断面観察を確実に行うことが可能となる。
【００４８】
また前記したように、FIB装置４によれば試料１（化粧料９）をnmオーダで加工することが可能である。よって、FIB装置４により試料１（化粧料９）を切断加工することにより、図９（Ａ）に切断位置Ｌ１で試料１を切断処理した後、図９（Ｂ）に示すように更に同一試料１に対して、異なる切断位置Ｌ２，Ｌ３等で切断処理を行うことが可能となる。またこのように、同一の試料１に対して複数の切断位置Ｌ１〜Ｌ３で切断位処理を実施する際、切断位置Ｌ１〜Ｌ３のピッチＰを同一ピッチとすることも可能となる。
【００４９】
このピッチＰは、FIB装置４のビーム電流値と照射時間を制御することにより、任意に調整することが可能である。その一例を図１６に示す。同図より、例えばピッチＰを30nmに設定したい場合、ビーム電流値を300pAとし、照射時間を32秒に設定する。また、例えば100nmに設定したい場合、ビーム電流値を1000pAとし、照射時間を35秒に設定する。更に、例えば300nmに設定したい場合、ビーム電流値を3000pAとし、照射時間を20秒に設定する。
【００５０】
このように本実施形態に係る断面観察方法では、同一の試料１を複数の切断位置で切断し、それぞれの切断位置における切断面の切断面画像を得ることができる。このようにして得られた複数の切断面画像より、試料１の三次元画像を得ることが可能となる。以下、図１０を参照して、複数の切断面画像より試料１の三次元画像を作成する三次元画像処理工程Ｓ５について説明する。
【００５１】
三次元画像処理工程Ｓ５を実施するには、前記した切断工程Ｓ３と切断面画像処理工程Ｓ４を繰り返し実施することにより、切断位置の異なる複数の前記切断面画像を得る。図１０は、試料１を切断位置Ｌ１〜Ｌ６の６箇所において切断する例を示している。また、各切断位置Ｌ１〜Ｌ６のピッチＰは等しく設定されている。
【００５２】
具体的な試料１の三次元画像を生成方法としては、まず試料１に対してFIB装置４を用いて切断工程Ｓ３を実施し、切断位置Ｌ１まで試料１を切断する。次に、この切断処理により試料１に形成された切断面ＳＡ１に対し、切断面画像処理工程Ｓ４を実施することによりSEM３０を用いて切断面ＳＡ１の切断面画像を作成する。このようにして作成された切断面ＳＡ１の切断面画像は、制御部８の記憶部（図示せず）に格納される。
【００５３】
切断面ＳＡ１の切断面画像が制御部８に格納されると、再び試料１に対してFIB装置４を用いて切断工程Ｓ３が実施され、切断位置Ｌ２まで試料１を切断する処理が実施される。そして、試料１が切断位置Ｌ２まで切断されると、再び切断面画像処理工程Ｓ４が実施されてSEM３０により切断面ＳＡ２の切断面画像が作成される。この切断面ＳＡ２の切断面画像も、制御部８の記憶部に格納される。
【００５４】
以下、切断位置Ｌ３〜Ｌ６についても同様に切断工程Ｓ３及び切断面画像処理工程Ｓ４が繰り返し実施され、これにより各切断面ＳＡ３〜ＳＡ６が形成されると共に、各切断面ＳＡ３〜ＳＡ６の切断面画像が得られる。このようにして得られた切断面ＳＡ１〜ＳＡ６の切断面画像は、制御部８の記憶部に格納される。
【００５５】
ここで、図１０に示される試料１に図示されるような粒子１５が存在すると仮定すると、切断面ＳＡ１〜ＳＡ６には、粒子１５の切断位置Ｌ１〜Ｌ２に対応した形状の粒子断面画像１５-1〜１５-6が存在することになる。よって、制御部８の記憶部に格納された複数の切断面画像に基づき、粒子１５の三次元化処理を実施することにより、図１１に示すように粒子１５の立体画像を得ることが可能となる。
【００５６】
また、本実施形態では各切断位置Ｌ１〜Ｌ２のピッチＰを同一ピッチとすることが可能であるため、三次元化処理を実施する際、隣接する各切断面画像間を補間処理する際、この補間処理を正確に行うことができる。これにより、生成される三次元画像の精度を高めることができる。
【００５７】
このように、本実施形態に係る化粧料の断面観察方法によれば、所望する切断位置における切断面ＳＡが観察可能になると共に、試料１内に含まれる粒子１５の三次元画像化を図ることが可能になる。よって、粒子１５を明瞭に観察することが可能となる。
【００５８】
尚、上記した実施形態では試料１に対してシールド処理を実施したが、冷凍処理が切断工程及び切断面画像処理工程が行われるのと同じ装置（例えば、FIB-SEM２０）で行われるのであれば、シールド処理を不要とすることも可能である。
【実施例１】
【００５９】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００６０】
図１２は本発明の実施例１である切断面画像を従来方法による切断面画像と比較して示す図である。いずれの試料１も、化粧料９としてサンスクリーンを用いた例を示している。サンスクリーンは、油層に粉末や乳化粒子が混入されている。
【００６１】
図１２（Ａ）は実施例１であるFIB装置４により集束イオンビーム４ａを用いて試料１を切断処理した切断面画像を示し、図１２（Ｂ）は比較例であるFIB装置４を用いることなくナイフを用いて試料１を切断した切断面画像を示している。
【００６２】
尚、本実施例１における試料作成工程Ｓ１、凍結工程Ｓ２、切断工程Ｓ３，及び切断面画像処理工程Ｓ４の各処理は，図１５に示す条件で実施した。但し、実施例１では凍結工程Ｓ２から切断工程Ｓ３への移行時において試料１に対して上記のシールド処理を実施したが、比較例においてはこのシールド処理は実施しなかった。
【００６３】
図１２（Ｂ）に示すように、従来の切断方法を用いた切断面画像では、乳化粒子や粉末の存在を確認するのは困難である。これに対し、実施例１に係る集束イオンビーム４ａを用いて切断処理を実施した図１２（Ａ）に示す切断面画像では、乳化粒子や外油相に分散している粉末を明瞭に観察することができる。よって、本発明に係る化粧料の断面観察方法は、従来の断面観察方法に比べ、２次元画像において明瞭な観察を行うことが可能であることが立証された。
【実施例２】
【００６４】
図１３（Ａ）〜（Ｇ）は、粉末乳化製剤に対し、本実施形態に係る化粧料の断面観察方法を用いて生成した切断面画像を示している。尚、本実施例１における試料作成工程Ｓ１、凍結工程Ｓ２、切断工程Ｓ３，切断面画像処理工程Ｓ４、及び三次元画像処理工程Ｓ５の各処理は，図１５に示す条件で実施した。
【００６５】
この図１３（Ａ）〜（Ｇ）に示す切断面画像は、図１０の切断面ＳＡ１〜ＳＡ６の切断面画像と等価のものである（図１０では６枚の切断面画像であるが、図１３は７枚の切断面画像である）。この７枚の切断面画像は、切断工程Ｓ３において試料１を100nm等のピッチで切断した画像である。
【００６６】
ここで図１３（Ａ）〜（Ｇ）に注目すると、各図において矢印Ａで示すのは、油相に分散した一つの粉末である。この図１３（Ａ）〜（Ｇ）の各切断面画像は制御部８に画像データとして格納されている。そして、この各切断面画像をイメージングソフトで３次元画像処理を実施することにより、試料１に含まれる粉末の三次元立体画像（３Ｄ画像）を生成することができる。本実施例ではイメージングソフトとして、図１５に示すように、VISAGE IMGING社製のAmira3.1.1を使用した。
【００６７】
図１４は、このようにして得られた試料１に含まれる粉末の三次元立体画像を示している。このように本実施例では、切断工程Ｓ３で試料１を100nmの微細な等ピッチで切断し、切断面画像処理工程Ｓ４で複数の高解像度の切断面画像が生成されるため、三次元画像処理工程Ｓ５においてこの高解像度の切断面画像に基づき解像度の高い三次元立体画像を生成することができた。これにより、試料１（化粧料９）に含まれる粉末等の混合物の状態を明瞭に観察することが可能になる。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。
【符号の説明】
【００６９】
１ 試料
１ａ 上面
２ 温度調製装置
３ チャンバ
４ FIB装置（集束イオンビーム発生装置）
４ａ 集束イオンビーム
５ 電子ビーム発生装置
５ａ 電子ビーム
６ 供排装置
７ 電子検出装置
８ 制御部
９ 化粧料
１０ サンプルホルダ
１１ 治具
１２ 冷媒容器
１３ シールド部材
１５ 粒子
２０ FIB-SEM
Ｌ１〜Ｌ６ 切断位置
ＳＡ，ＳＡ１〜ＳＡ６ 切断面
【技術分野】
【０００１】
本発明は化粧料の断面観察方法に係り、特に走査型電子顕微鏡等を用いて化粧料の断面を観察する化粧料の断面観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、開発された化粧料の評価の一つとして、化粧料の皮膚への塗布状態の観察が行われている。この塗布状態の観察方法としては、化粧料が塗布された塗布表面を外部から観測する方法がある。
【０００３】
しかしながら、この観察方法では、塗布された化粧料の内部の状態まで観察することができない。よって、塗布された化粧料の内部における製剤の実際の状態を検出することができず、必ずしも化粧料の開発に十分に寄与しているとは言えなかった。
【０００４】
このため、塗布された化粧料の断面を観察する断面観察方法が多用されている。この断面観察方法の一例として、特許文献１に開示された方法がある。この特許文献１に開示された断面観察方法は、支持体の表面に化粧料の膜（化粧料膜）を形成し、この化粧料膜及び支持体を凍結した後に、この化粧料膜を支持体と共に割断して観察用断面を形成し、この観察用断面を顕微鏡を用いて観察することが行われていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０８４００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示される従来の観察方法では、化粧料膜を割断する際に、断面観察を行いたい部分の両側をピンセットで摘んで曲げ応力を加え、化粧料膜を支持体と共に割断して観察用の断面を形成していた。このため、観察を行いたい位置の断面を得ることができず、所望する化粧料（製剤）の状態観察を行うことができないという問題点があった。
【０００７】
また、従来の観察方法では、一つの試料から一つの観察断面しか得ることができなかったため、二次元画像による観察となる。よって、製剤の化粧料中における立体的な画像（３Ｄ画像）を得ることができず、製剤を明瞭な状態で観察することができないという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、所望する位置での断面観察を可能としうる化粧料の断面観察方法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】
【０００９】
上記の課題は、第１の観点からは、
支持台に化粧料を配設して試料を作成する試料作成工程と、
該試料を凍結させる凍結工程と、
凍結された前記試料を集束イオンビームにより加工し、前記試料に切断面を形成する切断工程と、
走査型電子顕微鏡を用いて前記切断面の切断面画像を得る切断面画像処理工程とを有し、
前記凍結工程において凍結された前記試料を凍結環境を保ったままシールド処理し、該凍結環境を保ったまま前記切断工程及び前記切断面画像処理工程を実施する化粧料の断面観察方法であって、
前記支持台として、人工皮膚、樹脂テープ、又は皮膚のいずれかを用い、
かつ、前記シールド処理では、真空状態又は不活性ガスを充填したシールド部材に凍結された前記試料を配設することを特徴とする化粧料の断面観察方法により解決することができる。
【発明の効果】
【００１０】
開示の化粧料の断面観察方法によれば、凍結された試料をナノオーダでの加工が可能である集束イオンビームにより加工して切断面を形成するため、化粧料の所望する位置での切断面画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である化粧料の断面観察方法の工程図である。
【図２】図２は、試料作成工程を説明するための図である。
【図３】図３は、凍結構成を説明するための図である。
【図４】図４は、シールド処理を説明するための図である（その１）。
【図５】図５は、シールド処理を説明するための図である（その２）。
【図６】図６は、本発明の一実施形態である化粧料の断面観察方法に用いるFIB-SEMの概略構成図である。
【図７】図７は、FIB-SEMの試料近傍位置を拡大して示す図である。
【図８】図８は図７に矢印Ａで示す領域を拡大して示す図であり、（Ａ）は試料の切断処理を行っている状態を示す図であり、（Ｂ）は試料の観察処理を行っている状態を示す図である。
【図９】図９は、切断工程を説明するための図である。
【図１０】図１０は、画像処理工程を説明するための図である。
【図１１】図１１は、画像処理工程により生成された三次元画像の一例を示す図である。
【図１２】図１２は本発明の実施例１である切断面画像を従来方法による切断面画像と比較して示す図であり、（Ａ）は実施例１である切断面画像、（Ｂ）は従来方法による切断面画像である。
【図１３】図１３は、本発明の実施例２で求められた切断面画像を示す図である。
【図１４】図１４は、図１２に示す複数の切断面画像より生成された三次元画像を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の各工程で実施する処理の処理条件をまとめて示す図である。
【図１６】図１６は、切断位置のピッチとビーム照射時間及びビーム電流との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００１３】
図１乃至図１１は、本発明の一実施形態である化粧料の断面観察方法を説明するための図である。本発明に係る化粧料の断面観察方法は支持台となるサンプルホルダに配設した化粧料の断面を観察する方法である。本実施形態に係る化粧料の断面観察方法は、図２に示すようにサンプルホルダ１０に化粧料９を配設して試料１を作成する試料作成工程（Ｓ１）と、この試料１を凍結させる凍結工程（Ｓ２）と、凍結された試料１を集束イオンビーム４ａにより加工して試料１に切断面を形成する切断工程（Ｓ３）と、走査型電子顕微鏡（以下、ＳＥＭと略称する）を用いて切断面の切断面画像を撮像する切断面画像処理工程（Ｓ４）と、切断面画像処理工程（Ｓ４）で形成される複数の切断面画像より、三次元画像を生成する三次元画像処理工程（Ｓ５）とを有する。以下、各工程について説明する。
【００１４】
図２は、試料作成工程Ｓ１を説明するための図である。この試料作成工程Ｓ１では、サンプルホルダ１０の表面に化粧料９を塗布することにより、化粧料９の膜をサンプルホルダ１０上に形成する。この化粧料９の量は例えば0.0003〜0.5mm３の範囲とし、その膜厚は50μｍ以上1mm以下が望ましい（図１５参照）。尚、上記の値は一例であり、サンプルホルダ１０上における化粧料９の形状は特に限定されるものではない。
【００１５】
また、本実施形態に適用できる化粧料９は特に限定されるものではない。具体的には、化粧料９の性状としては、液体状のもの、ジェル状のもの、可塑性を有するもの等、種々の性状を有する化粧料に対応することが可能である。また、具体的な化粧料９の種類としては、乳液、ローション、ファンデーション、サンスクリーン剤等、種々の種類の化粧料を用いることが可能である。
【００１６】
またこの化粧料９が配設されるサンプルホルダ１０は、特に材質等を限定されるものではないが、実際に化粧料９が塗布される人の皮膚に近似した特性を有したものを選定することが望ましい。
【００１７】
具体的には、人工皮膚、転写部材、或いは皮膚をサンプルホルダ１０として用いることができる。ここで、人工皮膚とは皮膚の形状を模したものであり、例えばＰＭＭＡ、ウレタン、ナイロン（登録商標）等により形成される。また、転写部材とは、ガラスや樹脂テープ等の基材に粘性部材を塗布した構造を有するものである。この転写部材は、皮膚に貼着した後に剥がすことにより皮膚状態を転写し、この状態で使用する。
【００１８】
上記のサンプルホルダ１０は、治具１１の先端部に配設されている。この治具１１は、後述する凍結工程Ｓ２において冷媒容器１２内に化粧料９及びサンプルホルダ１０を浸漬する際、また切断工程Ｓ３において試料１をチャンバ３内に装着する際の便宜を図るためのものである。
【００１９】
上記のように化粧料９がサンプルホルダ１０上に配設されると、続いて凍結工程Ｓ２が実施される。図３及び図４は、凍結工程Ｓ２を説明するための図である。本実施形態では、化粧料９を凍結する手段として液体窒素を用いている。
【００２０】
図３に示されるように液体窒素は冷媒容器１２に収納されており、治具１１の先端部に配設された化粧料９及びサンプルホルダ１０は冷媒容器１２内に挿入されることにより液体窒素内に浸漬される。この際、液体窒素の浸漬温度は−196℃〜−210℃の範囲であり、また液体窒素浸漬環境は10−２Pa〜10−３Paの範囲に設定した。この環境下において、冷媒容器１２内に浸漬されたサンプルホルダ１０の温度は−60℃〜−120℃の範囲であった。更に本実施形態では、化粧料９及びサンプルホルダ１０の液体窒素内への浸漬時間は約30秒とした（図１５参照）。
【００２１】
この凍結処理により、化粧料９は及びサンプルホルダ１０は凍結される。この凍結された化粧料９及びサンプルホルダ１０を以下の説明では試料１というものとする。
【００２２】
試料１が生成されると、この試料１に対してシールド処理を実施する。このシールド処理とは、具体的には凍結された試料１にシールド部材１３を配設する処理である。シールド部材１３は、真鍮又はステンレスにより形成されたカプセル状の部材である。このシールド部材１３は凍結環境を維持しつつ、かつ外部環境（空気等）に触れることなく凍結時の雰囲気を維持して試料１を搬送すること（即ち、いわゆるin situで搬送すること）を可能とするために実施される。このため、シールド部材１３内は真空状態又は不活性ガスを充填した構成とされている。
【００２３】
次に、シールド部材１３に収納された試料１（化粧料９及びサンプルホルダ１０）に対し、切断工程Ｓ３及び切断面画像処理工程Ｓ４が実施される。この切断工程Ｓ３及び切断面画像処理工程Ｓ４は、集束イオンビーム加工装置と走査型電子顕微鏡を組み合わせた集束イオンビーム／走査型電子顕微鏡２０（以下、FIB-SEM２０という）を用いて実施される。シールド処理された試料１は、図５に示されるように冷媒容器１２から取り出され、FIB-SEM２０にin situで搬送される。
【００２４】
図６は、FIB-SEM２０の概略構成図である。FIB-SEM２０は、大略すると温度調整装置２、チャンバ３、集束イオンビーム発生装置４、電子ビーム発生装置５、給排装置６、電子検出装置７、及び制御部８等を有した構成とされている。
【００２５】
温度調整装置２は、試料１が装着される装着台としても機能するものである。上記のようにシールド部材１３に収納された試料１は、FIB-SEM２０にin situで搬送され温度調整装置２に装着される。
【００２６】
温度調整装置２は、装着された試料１を設定された温度に維持するために設けられている。具体的には、本実施形態に係る温度調整装置２はクライオシステムであり、試料１を−60℃〜−120℃の範囲に維持できるよう構成されている。この温度調整装置２は、チャンバ３に配設されている。尚、クライオシステムとしてはポラロン社製PP200を用いることができる（図１５参照）。
【００２７】
チャンバ３は外気と遮断を行うための容器であり、給排装置６と共に内部圧力及び内部環境を一定に保つものである。本実施形態では、FIB-SEM２０を使用した切断工程Ｓ３及び切断面画像処理工程Ｓ４の実施中、チャンバ３内は１×10-３〜１×10-４Ｐａ程度に保たれる。
【００２８】
集束イオンビーム発生装置４（以下、FIB装置４という）は、温度調整装置２に装着された試料１に向けて集束イオンビーム４ａを放出する構成とされている。このFIB装置４は、試料１の表面１ａに対して略垂直方向に集束イオンビーム４ａを照射するよう構成されている。また本実施形態では、FIB装置４のイオン源としてガリウムイオン（Ｇａ＋）を用いている。
【００２９】
このFIB装置４は、集束イオンビーム４ａを試料１に照射することにより、試料１の表面に位置する化粧料９をスパッタリングする（化粧料９の原子をはじき飛ばす）。これにより、化粧料９には切断（削る）処理が実施される。集束イオンビーム４ａは数百nmから数nmに絞ることが可能であり、よってFIB装置４によれば試料１（化粧料９）をnmオーダで加工することが可能である。
【００３０】
電子ビーム発生装置５及び電子検出装置７は、SEM３０を構成するものである。SEM３０は、電子ビーム発生装置５及び電子検出装置７の他にも集束レンズ，対物レンズ，走査コイル等の種々の機器及び装置を有しているが、図６では図示及び説明の便宜上、電子ビーム発生装置５及び電子検出装置７のみを図示し、他の機器・装置については図示を省略している。
【００３１】
電子ビーム発生装置５から出射した電子ビーム５ａは、図示しない集束レンズ及び対物レンズにより試料１の所定位置に焦点合わせされて照射される。また、走査コイルにより電子ビーム５ａは、試料１上で走査される。
【００３２】
このように、試料１上で電子ビーム５ａを走査させることにより、電子ビーム５ａが照射された試料１上からは二次電子及び反射電子が発生する。電子検出装置７は、この二次電子と反射電子を検出する。そして、この電子検出装置７の検出結果を、制御部８で画像化処理することにより試料１の画像を得ることができる。
【００３３】
制御部８は、コンピュータにより構成されている。この制御部８は、温度調整装置２、FIB装置４、及び電子ビーム発生装置５の駆動制御を行うと共に、電子検出装置７から供給される二次電子の検出信号に対して画像処理を行うことにより試料１の画像を生成する。
【００３４】
図７及び図８は、試料１の集束イオンビーム４ａ及び電子ビーム５ａが照射される部位を拡大して示す概略図である。本実施形態に係るFIB-SEM２０は、電子ビーム発生装置５が電子ビーム５ａを略鉛直下方向に照射するよう構成されている。
【００３５】
また、試料１の試料傾斜角度（水平方向に対する傾斜角度）は、温度調整装置２の角度を制御することにより、例えば52°に設定されている。更に、前記のようにFIB装置４は試料１の表面に対して略垂直に集束イオンビーム４ａを照射するよう設定されている。尚、温度調整装置２の角度を制御することにより、FIB装置４による集束イオンビーム４ａの照射位置、及び電子ビーム発生装置５による電子ビーム５ａの照射位置も調整可能な構成とされている。
【００３６】
切断工程Ｓ３では、FIB装置４から集束イオンビーム４ａを照射することにより、試料１の表面１ａに配設された化粧料９に対し切断処理（表面切削加工）が行われる。前記のように集束イオンビーム４ａは試料１の表面１ａに対して垂直に照射される。よって、FIB装置４による加工により試料１には、図８（Ａ）に示すような試料１の表面１ａに対して略垂直な切断面ＳＡが形成される。
【００３７】
また、本実施形態に係る化粧料の断面観察方法では、凍結工程Ｓ２を実施した後に切断工程Ｓ３を実施しているため、試料１は凍結した状態（即ち、固まった状態）で切断される。よって切断工程Ｓ３において、試料１をnmオーダで加工することが可能となる。
【００３８】
ここで、仮に化粧料９が凍結していない状態で切断工程Ｓ３を実施することを想定すると、凍結していない状態の化粧料９は液状或いは粘性体状となっている。よって、このような状態の化粧料９に対して集束イオンビーム４ａを照射しても、良好な化粧料９の切断面ＳＡを得ることはできない。
【００３９】
一方、凍結工程Ｓ２は実施するものの、切断工程Ｓ３においてFIB装置４に代えてナイフ等の従来の切断手段を適用した場合、凍結した試料１を切断する処理は非常に困難となる。このため、切断位置をナイフ等を用いて強い力で切断処理することになるが、この際に試料１の切断位置の物理的状態が変化してしまうことが考えられる。この場合も、良好な化粧料９の切断面ＳＡを得ることはできない。
【００４０】
このように、良好な試料１の切断面ＳＡを得るためには、凍結工程Ｓ２で試料１を凍結処理し、その後に切断工程Ｓ３においてFIB装置４を用いて切断処理することは、本実施形態に係る化粧料の断面観察方法では重要な事項となる。
【００４１】
上記のようにして切断工程Ｓ３で切断面ＳＡが形成されると、次に切断面ＳＡ上に蒸着膜を形成する蒸着処理が実施される。この蒸着膜はＳＥＭ実施時における試料１の帯電を防止するために実施される。この蒸着膜は、本実施形態では白金(Pt)，白金(Pt)化合物を使用しており、白金膜の厚さは50nm〜500nmに、白金化合物膜の厚さは１μｍ前後に設定している。
【００４２】
このように切断面ＳＡに蒸着膜が形成されると、続く切断面画像処理工程Ｓ４ではSEM３０を起動し、電子ビーム発生装置５から電子ビーム５ａを切断面ＳＡに照射すると共にこれを走査させ、発生する二次電子と反射電子を電子検出装置７で検出する。図８（Ｂ）は、電子ビーム発生装置５により電子ビーム５ａを切断面ＳＡに向けて照射している状態を示している。
【００４３】
上記のように試料１の傾斜角度、電子ビーム５ａの照射角度を設定することにより、電子ビーム発生装置５により切断面ＳＡに対して電子ビーム５ａを照射することが可能となる。この電子検出装置７で検出された検出信号は制御部８で画像処理され、このようにして得られた切断面画像により切断面ＳＡを観察することができる。
【００４４】
ここで、切断工程Ｓ３で実施されるFIB装置４による試料１の切断方法について、図９及び図１０を用いて更に詳述する。
【００４５】
本実施形態では、試料１の切断にFIB装置４を用いている。このFIB装置４は、切断位置を任意に設定して切断することが可能である。具体的には、図９（Ａ）に示すように、試料１の所望する切断位置Ｌ１で切断処理を行うことが可能である。
【００４６】
前記のように従来では、試料に対して曲げ応力を加えて支持体（サンプルホルダ）と共に化粧料膜を割断して観察用断面を形成していた。このため、従来の断面観察方法では、所望する位置で試料を切断することができなかった。
【００４７】
これに対して本実施形態に係る断面観察方法によれば、例えば試料１内に観察を望む粒子１５が存在すると想定される場合、この想定される位置を切断位置Ｌ１としてFIB装置４により試料１を切断処理することが可能となる。よって本実施形態に係る断面観察方法によれば、試料１の所望する位置の切断面画像を得ることができ、当該断面の断面観察を確実に行うことが可能となる。
【００４８】
また前記したように、FIB装置４によれば試料１（化粧料９）をnmオーダで加工することが可能である。よって、FIB装置４により試料１（化粧料９）を切断加工することにより、図９（Ａ）に切断位置Ｌ１で試料１を切断処理した後、図９（Ｂ）に示すように更に同一試料１に対して、異なる切断位置Ｌ２，Ｌ３等で切断処理を行うことが可能となる。またこのように、同一の試料１に対して複数の切断位置Ｌ１〜Ｌ３で切断位処理を実施する際、切断位置Ｌ１〜Ｌ３のピッチＰを同一ピッチとすることも可能となる。
【００４９】
このピッチＰは、FIB装置４のビーム電流値と照射時間を制御することにより、任意に調整することが可能である。その一例を図１６に示す。同図より、例えばピッチＰを30nmに設定したい場合、ビーム電流値を300pAとし、照射時間を32秒に設定する。また、例えば100nmに設定したい場合、ビーム電流値を1000pAとし、照射時間を35秒に設定する。更に、例えば300nmに設定したい場合、ビーム電流値を3000pAとし、照射時間を20秒に設定する。
【００５０】
このように本実施形態に係る断面観察方法では、同一の試料１を複数の切断位置で切断し、それぞれの切断位置における切断面の切断面画像を得ることができる。このようにして得られた複数の切断面画像より、試料１の三次元画像を得ることが可能となる。以下、図１０を参照して、複数の切断面画像より試料１の三次元画像を作成する三次元画像処理工程Ｓ５について説明する。
【００５１】
三次元画像処理工程Ｓ５を実施するには、前記した切断工程Ｓ３と切断面画像処理工程Ｓ４を繰り返し実施することにより、切断位置の異なる複数の前記切断面画像を得る。図１０は、試料１を切断位置Ｌ１〜Ｌ６の６箇所において切断する例を示している。また、各切断位置Ｌ１〜Ｌ６のピッチＰは等しく設定されている。
【００５２】
具体的な試料１の三次元画像を生成方法としては、まず試料１に対してFIB装置４を用いて切断工程Ｓ３を実施し、切断位置Ｌ１まで試料１を切断する。次に、この切断処理により試料１に形成された切断面ＳＡ１に対し、切断面画像処理工程Ｓ４を実施することによりSEM３０を用いて切断面ＳＡ１の切断面画像を作成する。このようにして作成された切断面ＳＡ１の切断面画像は、制御部８の記憶部（図示せず）に格納される。
【００５３】
切断面ＳＡ１の切断面画像が制御部８に格納されると、再び試料１に対してFIB装置４を用いて切断工程Ｓ３が実施され、切断位置Ｌ２まで試料１を切断する処理が実施される。そして、試料１が切断位置Ｌ２まで切断されると、再び切断面画像処理工程Ｓ４が実施されてSEM３０により切断面ＳＡ２の切断面画像が作成される。この切断面ＳＡ２の切断面画像も、制御部８の記憶部に格納される。
【００５４】
以下、切断位置Ｌ３〜Ｌ６についても同様に切断工程Ｓ３及び切断面画像処理工程Ｓ４が繰り返し実施され、これにより各切断面ＳＡ３〜ＳＡ６が形成されると共に、各切断面ＳＡ３〜ＳＡ６の切断面画像が得られる。このようにして得られた切断面ＳＡ１〜ＳＡ６の切断面画像は、制御部８の記憶部に格納される。
【００５５】
ここで、図１０に示される試料１に図示されるような粒子１５が存在すると仮定すると、切断面ＳＡ１〜ＳＡ６には、粒子１５の切断位置Ｌ１〜Ｌ２に対応した形状の粒子断面画像１５-1〜１５-6が存在することになる。よって、制御部８の記憶部に格納された複数の切断面画像に基づき、粒子１５の三次元化処理を実施することにより、図１１に示すように粒子１５の立体画像を得ることが可能となる。
【００５６】
また、本実施形態では各切断位置Ｌ１〜Ｌ２のピッチＰを同一ピッチとすることが可能であるため、三次元化処理を実施する際、隣接する各切断面画像間を補間処理する際、この補間処理を正確に行うことができる。これにより、生成される三次元画像の精度を高めることができる。
【００５７】
このように、本実施形態に係る化粧料の断面観察方法によれば、所望する切断位置における切断面ＳＡが観察可能になると共に、試料１内に含まれる粒子１５の三次元画像化を図ることが可能になる。よって、粒子１５を明瞭に観察することが可能となる。
【００５８】
尚、上記した実施形態では試料１に対してシールド処理を実施したが、冷凍処理が切断工程及び切断面画像処理工程が行われるのと同じ装置（例えば、FIB-SEM２０）で行われるのであれば、シールド処理を不要とすることも可能である。
【実施例１】
【００５９】
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００６０】
図１２は本発明の実施例１である切断面画像を従来方法による切断面画像と比較して示す図である。いずれの試料１も、化粧料９としてサンスクリーンを用いた例を示している。サンスクリーンは、油層に粉末や乳化粒子が混入されている。
【００６１】
図１２（Ａ）は実施例１であるFIB装置４により集束イオンビーム４ａを用いて試料１を切断処理した切断面画像を示し、図１２（Ｂ）は比較例であるFIB装置４を用いることなくナイフを用いて試料１を切断した切断面画像を示している。
【００６２】
尚、本実施例１における試料作成工程Ｓ１、凍結工程Ｓ２、切断工程Ｓ３，及び切断面画像処理工程Ｓ４の各処理は，図１５に示す条件で実施した。但し、実施例１では凍結工程Ｓ２から切断工程Ｓ３への移行時において試料１に対して上記のシールド処理を実施したが、比較例においてはこのシールド処理は実施しなかった。
【００６３】
図１２（Ｂ）に示すように、従来の切断方法を用いた切断面画像では、乳化粒子や粉末の存在を確認するのは困難である。これに対し、実施例１に係る集束イオンビーム４ａを用いて切断処理を実施した図１２（Ａ）に示す切断面画像では、乳化粒子や外油相に分散している粉末を明瞭に観察することができる。よって、本発明に係る化粧料の断面観察方法は、従来の断面観察方法に比べ、２次元画像において明瞭な観察を行うことが可能であることが立証された。
【実施例２】
【００６４】
図１３（Ａ）〜（Ｇ）は、粉末乳化製剤に対し、本実施形態に係る化粧料の断面観察方法を用いて生成した切断面画像を示している。尚、本実施例１における試料作成工程Ｓ１、凍結工程Ｓ２、切断工程Ｓ３，切断面画像処理工程Ｓ４、及び三次元画像処理工程Ｓ５の各処理は，図１５に示す条件で実施した。
【００６５】
この図１３（Ａ）〜（Ｇ）に示す切断面画像は、図１０の切断面ＳＡ１〜ＳＡ６の切断面画像と等価のものである（図１０では６枚の切断面画像であるが、図１３は７枚の切断面画像である）。この７枚の切断面画像は、切断工程Ｓ３において試料１を100nm等のピッチで切断した画像である。
【００６６】
ここで図１３（Ａ）〜（Ｇ）に注目すると、各図において矢印Ａで示すのは、油相に分散した一つの粉末である。この図１３（Ａ）〜（Ｇ）の各切断面画像は制御部８に画像データとして格納されている。そして、この各切断面画像をイメージングソフトで３次元画像処理を実施することにより、試料１に含まれる粉末の三次元立体画像（３Ｄ画像）を生成することができる。本実施例ではイメージングソフトとして、図１５に示すように、VISAGE IMGING社製のAmira3.1.1を使用した。
【００６７】
図１４は、このようにして得られた試料１に含まれる粉末の三次元立体画像を示している。このように本実施例では、切断工程Ｓ３で試料１を100nmの微細な等ピッチで切断し、切断面画像処理工程Ｓ４で複数の高解像度の切断面画像が生成されるため、三次元画像処理工程Ｓ５においてこの高解像度の切断面画像に基づき解像度の高い三次元立体画像を生成することができた。これにより、試料１（化粧料９）に含まれる粉末等の混合物の状態を明瞭に観察することが可能になる。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。
【符号の説明】
【００６９】
１ 試料
１ａ 上面
２ 温度調製装置
３ チャンバ
４ FIB装置（集束イオンビーム発生装置）
４ａ 集束イオンビーム
５ 電子ビーム発生装置
５ａ 電子ビーム
６ 供排装置
７ 電子検出装置
８ 制御部
９ 化粧料
１０ サンプルホルダ
１１ 治具
１２ 冷媒容器
１３ シールド部材
１５ 粒子
２０ FIB-SEM
Ｌ１〜Ｌ６ 切断位置
ＳＡ，ＳＡ１〜ＳＡ６ 切断面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持台に化粧料を配設して試料を作成する試料作成工程と、
該試料を凍結させる凍結工程と、
凍結された前記試料を集束イオンビームにより加工し、前記試料に切断面を形成する切断工程と、
走査型電子顕微鏡を用いて前記切断面の切断面画像を得る切断面画像処理工程とを有し、
前記凍結工程において凍結された前記試料を凍結環境を保ったままシールド処理し、該凍結環境を保ったまま前記切断工程及び前記切断面画像処理工程を実施する化粧料の断面観察方法であって、
前記支持台として、人工皮膚、樹脂テープ、又は皮膚のいずれかを用い、
かつ、前記シールド処理では、真空状態又は不活性ガスを充填したシールド部材に凍結された前記試料を配設することを特徴とする化粧料の断面観察方法。
【請求項２】
前記切断工程を実施した後、前記切断面に金属膜の蒸着処理を行うことを特徴とする請求項１記載の化粧料の断面観察方法。
【請求項１】
支持台に化粧料を配設して試料を作成する試料作成工程と、
該試料を凍結させる凍結工程と、
凍結された前記試料を集束イオンビームにより加工し、前記試料に切断面を形成する切断工程と、
走査型電子顕微鏡を用いて前記切断面の切断面画像を得る切断面画像処理工程とを有し、
前記凍結工程において凍結された前記試料を凍結環境を保ったままシールド処理し、該凍結環境を保ったまま前記切断工程及び前記切断面画像処理工程を実施する化粧料の断面観察方法であって、
前記支持台として、人工皮膚、樹脂テープ、又は皮膚のいずれかを用い、
かつ、前記シールド処理では、真空状態又は不活性ガスを充填したシールド部材に凍結された前記試料を配設することを特徴とする化粧料の断面観察方法。
【請求項２】
前記切断工程を実施した後、前記切断面に金属膜の蒸着処理を行うことを特徴とする請求項１記載の化粧料の断面観察方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１５】
【図１６】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１５】
【図１６】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−１０１１３８（Ｐ２０１３−１０１１３８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−８０２５（Ｐ２０１３−８０２５）
【出願日】平成２５年１月２１日（２０１３．１．２１）
【分割の表示】特願２０１２−１８７６４５（Ｐ２０１２−１８７６４５）の分割
【原出願日】平成２４年８月２８日（２０１２．８．２８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２３年８月２２日 公益社団法人日本化学会 コロイドおよび界面化学部会発行の「第６３回 コロイドおよび界面化学討論会 講演要旨集」に発表
【出願人】（０００００１９５９）株式会社 資生堂 (1,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２３日（２０１３．５．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月２１日（２０１３．１．２１）
【分割の表示】特願２０１２−１８７６４５（Ｐ２０１２−１８７６４５）の分割
【原出願日】平成２４年８月２８日（２０１２．８．２８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２３年８月２２日 公益社団法人日本化学会 コロイドおよび界面化学部会発行の「第６３回 コロイドおよび界面化学討論会 講演要旨集」に発表
【出願人】（０００００１９５９）株式会社 資生堂 (1,748)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]