ナノピンセットユニット取付用治具、その治具を使用したナノピンセットユニットの取り付け方法およびナノピンセットユニット受け渡しホルダ
【課題】 ナノピンセットユニット取り付け作業中のナノピンセット破損を防止することができるナノピンセットユニット取付用治具およびナノピンセットユニットの取り付け方法を提供する。
【解決手段】 ナノピンセット固定板８０の押さえ部８１の間隔を広げて、ナノピンセットユニット取付用治具６０のガイド溝７２に、ナノピンセットユニット１１を載置する。押さえ部８１の間隔を狭め、ナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０に固定する。微小試料ハンドリング装置などにナノピンセットユニット１１を装着するには、ナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０に保持したまま行い、装着後、再びナノピンセット固定板８０の押さえ部８１の間隔を広げて、ナノピンセットユニット取付用治具６０からナノピンセットユニット１１を外す。
【解決手段】 ナノピンセット固定板８０の押さえ部８１の間隔を広げて、ナノピンセットユニット取付用治具６０のガイド溝７２に、ナノピンセットユニット１１を載置する。押さえ部８１の間隔を狭め、ナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０に固定する。微小試料ハンドリング装置などにナノピンセットユニット１１を装着するには、ナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０に保持したまま行い、装着後、再びナノピンセット固定板８０の押さえ部８１の間隔を広げて、ナノピンセットユニット取付用治具６０からナノピンセットユニット１１を外す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノピンセットユニットを所定の装置に取り付けるために使用する治具、その治具を使用したナノピンセットユニットの取り付け方法およびその治具を使用してナノピンセットユニットを取り外すナノピンセットユニット受け渡しホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
微小物質を把持するためのフィンガー体を備えたマイクログリッパーが知られている。このようなマイクログリッパーは、たとえば、下記特許文献１に開示されているように、３次元の油圧駆動型マニピュレータの移動部の先端に固定されて用いられる（特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−２５７９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に開示されているものでは、マイクログリッパーをマニピュレータ先端のコネクタに取り付ける際、マイクログリッパーを破損してしまうという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）請求項１の発明は、開閉自在な一対のアームと、一対のアームを開閉駆動するアクチュエータと、アクチュエータに所定の駆動信号を出力するための配線を形成した平板状のホルダと、ホルダの配線と駆動信号を制御する制御装置とを接続するためのケーブルとを備えたナノピンセットユニットを所定の装置に取り付けるために使用するナノピンセットユニット取付用治具であって、ナノピンセットユニットを載置してアームを保護する本体部と、載置したナノピンセットユニットのホルダを押さえてナノピンセットユニットを固定する固定板とを備えることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載のナノピンセットユニット取付用治具において、本体部は平板状であり、本体部には、ナノピンセットユニットのホルダを載置し、ナノピンセットユニットのホルダの厚みと略同じ深さを有する溝が設けられ、固定板は、ばね性を有し、そしてホルダを押さえる押さえ部を備え、押さえ部は固定板のばね性を利用して溝の上方に移動、または溝の上方から退避することを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１に記載のナノピンセットユニット取付用治具において、本体部には２つの突起部が設けられ、２つの突起部の内面間の幅は所定の装置にナノピンセットユニットを取り付ける取付部の幅と略同一であることを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項３に記載のナノピンセットユニット取付用治具において、突起部に傾斜面を備えることを特徴とする。
（５）請求項５の発明は、複数のナノピンセットユニットが取り付けられ、請求項３または４に記載のナノピンセットユニット取付用治具を使用して、ナノピンセットユニットを取り外すナノピンセットユニット受け渡しホルダであって、ナノピンセットユニット受け渡しホルダには、第１の凹部が形成され、第１の凹部の奥部にナノピンセットユニットが取り付けられており、第１の凹部の幅はナノピンセットユニット取付用治具の幅より広いことを特徴とする。
（６）請求項６の発明は、請求項５に記載のナノピンセットユニット受け渡しホルダにおいて、第１の凹部の奥部に第２の凹部が形成され、第２の凹部の奥部にナノピンセットユニットが取り付けられており、第２の凹部の幅はナノピンセットユニット取付用治具の本体部に設けられた２つの突起部の外側間の幅と略同一であることを特徴とする。
（７）請求項７の発明は、微小試料を把持するナノピンセットユニットであって、ナノピンセットユニット受け渡しホルダに固定されているナノピンセットユニットを、そのナノピンセットユニットを使用する装置へ装着する際に使用されるナノピンセットユニット取付用治具において、ナノピンセットユニット受け渡しホルダから突設するナノピンセットユニットを載置する載置部と、載置部に載置されたナノピンセットユニットを固定する固定部とを備えることを特徴とする。
（８）請求項８の発明は、請求項１のナノピンセットユニット取付用治具を使用してナノピンセットユニットを取り付ける方法であって、ナノピンセットユニット受け渡しホルダに固定されているナノピンセットユニットを、ナノピンセットユニットを使用する装置へ取り付ける方法において、ナノピンセットユニット受け渡しホルダから突設するナノピンセットユニットを載置部へ載置させ、載置部に載置されたナノピンセットユニットを載置部に固定し、載置部に固定されているナノピンセットユニットをナノピンセットユニット受け渡しホルダから取り外し、載置部に固定されているナノピンセットユニットを装置に装着し、治具をナノピンセットユニットから取り外すことを特徴とする。
（９）請求項９の発明は、請求項１のナノピンセットユニット取付用治具を使用してナノピンセットユニットを取り付ける方法であって、ナノピンセットユニット受け渡しホルダに固定されているナノピンセットユニットを、ナノピンセットユニットを使用する装置のアダプタに取り付ける方法において、ナノピンセットユニット受け渡しホルダから突設するナノピンセットユニットを載置部へ載置させ、載置部に載置されたナノピンセットユニットを載置部に固定し、載置部に固定されているナノピンセットユニットをナノピンセットユニット受け渡しホルダから取り外し、載置部に固定されているナノピンセットユニットにアダプタを取り付け、ナノピンセットユニットを載置部から取り外すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、ナノピンセットユニットに触れることなく所定の装置にナノピンセットユニットを取り付けることができる。したがって、ナノピンセットユニット取り付け作業中のナノピンセット破損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
はじめに、ナノピンセット装置について図を参照しながら説明する。ナノピンセット装置は、ナノピンセットと電源回路を備えており、ナノピンセットユニットと、ＤＣ電源およびそのＤＣ電源を制御するコントローラを有するコントローラ装置とから構成される。ナノピンセットユニットは、ナノピンセットユニット取付用治具によって所定の取付部に取り付けられる。ナノピンセットユニットの詳細については後述する。
【０００７】
図１は、本発明の実施の形態によるナノピンセット装置全体の概略を示す構成図である。ナノピンセット装置５０は、ナノピンセット１と、電源回路２とを備えており、ナノピンセット１は、後述するようにＳＯＩ(Silicon on Insulator)ウエハから一体で作製される。ＳＯＩウエハは、２枚のＳｉ単結晶板の一方にＳｉＯ２層を形成し、ＳｉＯ２層を介して貼り合わせたものである。
【０００８】
図１に示すように、ナノピンセット１は、一対のアーム３ａ，３ｂと、一対の静電アクチュエータ４ａ，４ｂと、一対の支持部７ａ，７ｂと、一対の連結部８ａ，８ｂと、一対のアーム支持部９ａ，９ｂと、台座１０とを備える。静電アクチュエータ４ａには、固定電極５ａおよび可動電極６ａが設けられ、静電アクチュエータ４ｂには固定電極５ｂおよび可動電極６ｂが設けられている。台座１０は、後述するホルダ３０に接合され、ホルダ３０は、不図示の移動機構に着脱可能に取り付けられ、３次元方向に移動可能であり、これにより、ナノピンセット１全体が３次元方向に移動可能となっている。
【０００９】
図２を参照しながら、ナノピンセット１の構造を詳しく説明する。図２は、図１に示すナノピンセット１を拡大して示す平面図である。図２以下では、ナノピンセット１の左右対称に設けられる構成部品については、主として左側についてのみ説明する。固定電極５ａおよび可動電極６ａは、いずれも櫛歯形状を呈しており、相互に複数の櫛歯が噛み合うように対向載置されている。固定電極５ａは台座１０に固定されているが、可動電極６ａは、細いビーム状の支持部７ａによって台座１０に弾性的に固定されている。アーム３ａ，３ｂは、それぞれ細いビーム状のアーム支持部９ａ，９ｂを介して台座１０に弾性的に固定されている。アーム３ａと可動電極６ａとは連結部８ａによって連結され、アーム３ｂと可動電極６ｂとは連結部８ｂによって連結されている。
【００１０】
図１および図２を参照すると、ナノピンセット１には、左側電極端子２ａ、左側電極端子２ｂ、左アーム用電極端子２ｃ、右アーム用電極端子２ｄ、右側電極端子２ｅ、右側電極端子２ｆおよびアース電極端子２ｇが形成されている。左側電極端子２ａは固定電極５ａに接続され、左側電極端子２ｂは可動電極６ａに接続され、左アーム用電極端子２ｃはアーム３ａに接続されている。右アーム用電極端子２ｄはアーム３ｂに接続され、右側電極端子２ｅは可動電極６ｂに接続され、右側電極端子２ｆは固定電極５ｂに接続され、アース電極端子２ｇは台座１０に接続されている。これら７つの電極端子２ａ〜２ｇと電源回路２の７つの端子２ａ〜２ｇとが、対応する符号同士接続されている。
【００１１】
左側電極２ａ，２ｂの間にはＤＣ電源２０ａが接続され、右側電極２ｅ，２ｆの間にはＤＣ電源２０ｂが接続されている。左側電極２ａ，２ｂ間に直流電圧を印加することにより、固定電極５ａと可動電極６ａとの間にクーロン力による静電引力を発生させ、可動電極６ａを固定電極５ａに対して動かすことができる。右側の固定電極５ｂ，可動電極６ｂについても同様に動作する。２００はＤＣ電源２０ａ，２０ｂを制御するコントローラである。上記コントローラ装置は、ＤＣ電源２０ａ，２０ｂとコントローラ２００とから構成される。
【００１２】
左アーム用電極端子２ｃと右アーム用電極端子２ｄは、アーム３ａ，３ｂ間に作用する電気量などを検出するために設けられている。そのため、アーム３ａ，３ｂは、それぞれ可動電極６ａ，６ｂとは絶縁されている。アース電極端子２ｇは、台座１０が浮遊電極になるのを防ぐために設けられている。また、チップ抵抗Ｒ１〜Ｒ６は、静電アクチュエータ４ａ，４ｂやアーム３ａ，３ｂに、外界の電磁波の交番電界によって導線に生じる起電力が印加されないようにする過電圧印加防止のために設けられている。ナノピンセット１では、アーム３ａ，３ｂの開閉に必要な電圧は数十ボルトオーダーであるが、電源回路２の配線長さや周囲の環境によっては、上述の交番電界による周期的に変化する起電力が数十ボルトに達することもある。この起電力が静電アクチュエータ４ａ，４ｂに印加されると、アーム３ａ，３ｂの先端が過度に振動し、互いに接触して破損をもたらしたり、ナノピンセット１の内部で絶縁破壊を引き起こす恐れがある。このような過電圧が印加されるのを防止するため、電源回路２にチップ抵抗Ｒ１〜Ｒ６を挿入して電流を逃がすようにしている。
【００１３】
図３は、図１に示すナノピンセット１が取り付けられるホルダ３０を説明する図であり、ナノピンセット１および電源回路２の一部をホルダに設置した状態を示している。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図である。ナノピンセット１の台座１０が平板状でセラミックスなどの絶縁材料のホルダ３０に接合され、ナノピンセット１とホルダ３０とは一体化されている。ホルダ３０に形成された配線３２には、端子２ａ〜２ｇが設けられているとともに、チップ抵抗Ｒ１〜Ｒ６が配設されている。７つの端子２ａ〜２ｇは、ナノピンセット１の７つの電極端子２ａ〜２ｇとＡｕの細線３１により対応する符号同士が接続されている。この接続箇所には、図４に示すように樹脂５１が塗布されており、樹脂５１によって保護されている。３３ａ〜３３ｇはホルダ３０を貫通するスルーホールであり、各配線３２において、スルーホール３３ａ〜３３ｆとチップ抵抗Ｒ１〜Ｒ６との間に、図４に示すように外部からのケーブル４０が取り付けられる。以下、ナノピンセット１とホルダ３０とケーブル４０とを組合せたものをナノピンセットユニット１１と呼ぶ。スルーホール３３ａとチップ抵抗Ｒ１との間のケーブル取付け部およびスルーホール３３ｂとチップ抵抗Ｒ２との間のケーブル取付け部は、ケーブル４０によりＤＣ電源２０ａ（図１参照）に接続され、スルーホール３３ｅとチップ抵抗Ｒ５との間のケーブル取付け部およびスルーホール３３ｆとチップ抵抗Ｒ６との間のケーブル取付け部は、ＤＣ電源２０ｂ（図１参照）に接続されている。ケーブル取付け部とケーブル４の配線とは半田によって接続されている。また、図４に示すように、この接続箇所には樹脂５２が塗布され、ケーブル取付け部からケーブル４０の配線が外れないように補強されている。チップ抵抗Ｒ１〜Ｒ６は、ナノピンセット１上に配設することもできるが、アーム３ａ，３ｂの先端など重要部分がハンダ付けなどにより汚染されるのを避けるためには、ホルダ３０上に設ける方が望ましい。なお、チップ抵抗Ｒ１〜Ｒ６の代わりにダイオードを用いても同様に過電圧が印加されるのを防止することができる。
【００１４】
図５は、図１に示すナノピンセット１の要部を示す平面図である。可動電極６ａと固定電極５ａとの間に電圧を印加すると、可動電極６ａが固定電極５ａに対して、図５の右方向（ｘ方向）に動くことにより、アーム３ａがｘ方向に駆動される。電圧印加を解除すると、アーム３ａは元の位置、つまり図５に示す位置へ復帰する。右側については動作が反転するだけであり、同様に、可動電極６ｂが固定電極５ｂに対して、図中、左方向に動くことにより、アーム３ｂが左方向に駆動される。したがって、アーム間隔Ｄを変えることができ、微小物体を把持したり解放することができる。
【００１５】
次に、図６〜図１４を参照して、ＳＯＩ基板を用いてナノピンセット１を形成する場合の製造方法について説明する。ＳＯＩ基板１００としては、図６（ａ）に示すように＜１１０＞方位の単結晶シリコンから成るベース層１０１、ＳｉＯ２から成る絶縁層１０２、＜１１０＞方位の単結晶シリコンから成るシリコン層１０３が順に積層された基板が用いられる。
【００１６】
ナノピンセット１を形成する材料には、ＳＯＩ基板だけでなく、ガラス基板上に単結晶シリコン層を有する基板、アモルファスシリコン基板、ポリシリコン基板上にＳＯＩ層を有する基板なども用いることができる。すなわち、最上層が＜１１０＞方位を有するシリコン層１０３であって、このシリコン層１０３の下層に絶縁層１０２が形成されているような層構造を有する基板であれば、ベース層１０１を多層構造としてもかまわない。
【００１７】
ＳＯＩ基板１００の各層の厚さの一例を述べると、シリコン層１０３は２５μｍ、絶縁層１０２は１μｍ、ベース層１０１は３００μｍである。また、ＳＯＩ基板１００上で１つのナノピンセット１を形成する領域は、縦、横ともに数ｍｍの矩形状をしている。図６（ａ）に示す工程では、スパッタリング法や真空蒸着法などにより、厚さ約５０ｎｍのアルミ層１０４をシリコン層１０３の表面に形成する。
【００１８】
次に、図６（ｂ）に示すように、アルミ層１０４の表面にレジスト層１０５を約２μｍの厚さで形成し、フォトリソグラフィによりレジスト層１０５を露光・現像することにより、図６（ｃ）に示すレジストパターン１０５ａを形成する。図９は、ＳＯＩ基板１００の斜視図であり、アルミ層１０４の上面に、アーム３、静電アクチュエータ４等に対応するレジストパターン１０５ａが形成されている。なお、図６（ｃ）は、図９のＩ−Ｉ断面を示したものである。
【００１９】
図６（ｄ）に示すように、このレジストパターン１０５ａをマスクとして混酸液によりアルミ層１０４をエッチングし、シリコン層１０３を露出させる。その後、ＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma - Reactive Ion Etching）によりシリコン層１０３を垂直方向に異方性エッチングする。このエッチングは絶縁層１０２が露出するまで行われ、エッチング終了後、硫酸・過酸化水素混合液によりレジストパターン１０５ａおよびアルミ層１０４を除去する（図７（ａ）参照）。
【００２０】
図１０は、レジストパターン１０５ａおよびアルミ層１０４を除去した後のＳＯＩ基板１００を示す斜視図である。絶縁層１０２上には、シリコン層１０３による立体構造体が形成される。その立体構造体は、アーム３を構成する部分１０３ａと、静電アクチュエータ４を構成する部分１０３ｂと、電極端子２ａ〜２ｆを構成する部分１０３ｃと、ガードを構成する部分１０３ｄとから成る。なお、ガードは、製造時にアーム３を損傷から防護するものであり、ナノピンセット１の構成部品ではないので、以下、その形成過程については説明を省略する。
【００２１】
図７（ｂ）に示すように、露出した絶縁層１０２およびシリコン層１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）を覆うようにレジスト１０６を塗布する。レジスト１０６の塗布厚さは１０μｍ程度とする。その後、フォトリソグラフィによりレジスト１０６にマスクパターンを転写して現像することにより、図１１に示すように、アーム構成部１０３ａの先端部分におけるレジスト１０６が矩形状に除去されたレジストパターン１０６ａを形成する。そして、レジストパターン１０６ａをマスクとしてＩＣＰ−ＲＩＥや通常のＲＩＥなどを行い、アーム構成部１０３ａの先端部分を所定の形状と寸法に加工する。また、ダイシングなどの機械的な切削加工によりその部分を所定の形状と寸法に加工することも可能である。
【００２２】
次に、図７（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板１００を表裏反転させて、スパッタリング法や真空蒸着法によりベース層１０１の表面にアルミ層１０７を形成する。アルミ層１０７の厚さは、約５０ｎｍとする。そして、アルミ層１０７の上にレジスト１０８を約２μｍの厚さに形成した後に、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、そのレジスト１０８をマスクに用いてアルミ層１０７を混酸液によりエッチングする（図８（ａ）参照）。
【００２３】
図１２は、レジスト１０８およびアルミ層１０７の形状を示す斜視図である。図８（ａ）は、図１２のＩＩ−ＩＩ断面を示すものであり、絶縁層１０２の図示下側（表面側）にはシリコン層１０３によるアーム部１０３ａの断面が図示されている。レジスト１０８は、連結部８に対応する部分１１１や台座１０に対応する部分１１２などが残っており、逆に、アーム３の周辺領域が除去されてベース層１０１が露出している。
【００２４】
その後、ベース層１０１の上に形成されたレジスト１０８およびアルミ層１０７をマスクとして、ベース層１０１をＩＣＰ−ＲＩＥによりエッチングする。ベース層１０１は異方性エッチングにより垂直方向にエッチングされ、エッチングは絶縁層１０２が露出するまで行われる。図８（ｂ）も図１２のＩＩ−ＩＩ断面を示すものであり、エッチング終了後に、硫酸・過酸化水素混液によりレジスト１０８，１０６およびアルミ層１０７を除去する。
【００２５】
図１３は、図８（ｂ）に示すベース層１０１の裏面側を示す図である。エッチングにより、ベース層１０１には台座１０、連絡部８などが形成される。次いで、台座１０上に露出している酸化シリコンから成る絶縁層１０２を、緩衝フッ化水素溶液を用いてエッチングする。その結果、シリコン層１０３とベース層１０１とで挟まれた領域を除いて、絶縁層１０２が除去される（図８（ｃ）参照）。
【００２６】
図１４は、ベース層１０１の表面側を示す斜視図であり、図８（ｃ）は図１４のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示したものである。上述したように、シリコン層１０３とベース層１０１との間には絶縁層１０２が介在している。その後、図８（ｄ）に示すように、露出しているベース層１０１の上および各構造体を構成するシリコン層１０３の上に、真空蒸着法等によりアルミ等からなる導体膜１０９を形成する。導体膜１０９の厚さは５００ｎｍ以下とする。このようにして、ナノピンセット１が完成するが、把持対象によってはＦＩＢなどの加工装置によりアーム３を追加工しても良い。
【００２７】
次に本発明の実施形態のナノピンセットユニット取付用治具について図を参照しながら説明する。
【００２８】
図１５および図１６は、本発明の実施の形態によるナノピンセットユニット取付用治具全体の概略を示す構成図である。ナノピンセットユニット取付用治具６０は、本体部７０と、ナノピンセット固定板８０とを備えている。本体部７０は、ジュラルミン、アルミニウム、チタンなどの軽金属、またはプラスチックなどの素材からなる平板状のブロックであり、ナノピンセットユニット取り付け作業中、ナノピンセットユニット１１が手などで触れられないようにナノピンセットユニット１１を保護する。本体部７０のナノピンセットユニット１１を載置する箇所に、ガイド突起部７１とガイド溝７２とが設けられている。ガイド突起部７１の先端は切り欠かれて傾斜面７１ａが形成されている。また、ガイド溝７２の深さはホルダ３０の厚みと略同じである。
【００２９】
ナノピンセット固定板８０は、本体部７０のガイド溝７２に載置されたナノピンセットユニット１１を本体部７０に固定するものである。ナノピンセット固定板８０は、略Ｗ字形状のリン青銅などの弾性を有する板であり、２つの先端側にそれぞれ押さえ部８１が設けられている。ナノピンセット固定板８０は、ねじ６１で本体部７０に固定される。ナノピンセット固定板８０はばね性を有するために、ねじ６１を支点に開閉する。図１６に示すように、ナノピンセット固定板８０の溝８２の箇所で、リング６３を介在させてねじ６２が本体部７０に設合されている。リング６３の厚みはナノピンセット固定板８０の板厚より数１０μｍ程度大きい高さであり、ナノピンセット固定板８０の開閉動作を可能としつつ、ねじ６２とリング６３とでナノピンセット固定板８０の先端側が本体部７０から浮き上がるのを防止する。
【００３０】
ナノピンセット固定板８０は、次のようにして本体部７０に載置されたナノピンセットユニット１１を固定する。図１７（ａ）に示すように、本体部７０のガイド溝７２にナノピンセットユニット１１のホルダ３０を載置にあたり、ナノピンセット固定板８０の両脇から押圧し、ねじ６１による固定箇所を支点として２つの押さえ部８１の間隔を広げる。このとき、ナノピンセット固定板８０の押さえ部８１はガイド溝７２の上から退避する。この状態でナノピンセットユニット１１のホルダ３０をガイド溝７２に載置する。これが図１７（ａ）の状態である。ナノピンセット固定板８０に対する押圧を止めると、図１７（ｂ），（ｃ）に示すように、ナノピンセット固定板８０の押さえ部８１は、ホルダ３０を載置したガイド溝７２の上方においてナノピンセットユニット１１の樹脂５１と樹脂５２との間の位置に移動し、ナノピンセット１はナノピンセットユニット取付用治具６０に固定される。図１７（ｃ）に示されるように、本体部７０のガイド溝７２の深さはナノピンセットユニット１１のホルダ３０の厚みと略同一であり、また、ねじ６２の頭部によって、ナノピンセット固体板８０の先端側が浮き上がるのを防止するため、ナノピンセットユニット１１は押さえ部８１によって確実に固定される。
【００３１】
本発明の実施形態のナノピンセットユニット取付用治具６０を使用したナノピンセットユニット取り付け作業を図１８を参照して説明する。なお、説明の便宜上、ナノピンセットユニット取付用治具６０を簡略化する。
【００３２】
取り付け作業を始める前のナノピンセットユニット１１は、図１８（ａ）や図１９（ａ），（ｃ）に示すように、ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０にねじ９１によって固定されている。すなわち、複数のナノピンセットユニット１１は、メーカ出荷時にナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０に各々装着され、ユーザに納品される。そして、ユーザは、後述する手順にて、ナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０に受け渡し、ナノピンセットユニット取付用治具６０を用いて、ナノピンセットユニット１１にアダプタ３００を装着する。そして、ナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０から解放し、アダプタ３００により、所定の装置にナノピンセットユニット１１が取り付けられる。以下、詳細に説明する。
【００３３】
ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０について図１９を参照して説明する。図１９（ａ）に示すように、ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０には第１凹部９２が形成されており、その第１凹部９２の奥部には第２凹部９３が形成されている。そして、図１９（ｃ）に示すように、第２凹部９３の奥部にナノピンセットユニット１１が取り付けられている。このようにして、ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０には複数のナノピンセットユニット１１が取り付けられている。
【００３４】
第１凹部９２の幅はナノピンセットユニット取付用治具６０の幅に比べて広く、第２凹部９３の幅は２つのガイド突起部７１の外面間の幅と略同じ幅である。図２０に矢印で示すように、第１凹部９２内にナノピンセットユニット取付用治具６０を移動することによって、ナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０に取り付けるときの、ナノピンセットユニット取付用治具６０の大まかな位置を決めることができる。
【００３５】
図１８（ｂ）に示すように、作業員に把持されたナノピンセットユニット取付用治具６０の上方に、ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０に取り付けてあるナノピンセットユニット１１が位置するようにする。このとき、図１７（ａ）に示すように、ナノピンセット固定板８０の押さえ部８１の間隔を広げ、図２１に示すように、第２凹部９３にナノピンセットユニット取付用治具６０のガイド突起部７１を嵌合する。このように嵌合することによって、ナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０の所定の位置（例えば、ナノピンセットユニット取付用治具６０の中心Ｒ１）に精度よく載置することができる。
【００３６】
ところで、ナノピンセットユニット取付用治具６０に精度よくナノピンセットユニット１１を載置するためには、第２凹部９３の幅と２つのガイド突起部７１の外面間の幅とをできるだけ同じ幅にする必要がある。本発明の実施形態では、嵌合した際、第２凹部９３とガイド突起部７１との間に５０μｍのクリアランスが生じるように第２凹部９３を形成した。このような小さなクリアランスでは、嵌合した後、ナノピンセットユニット取付用治具６０がナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０から外れない場合がある。そこで、この実施の形態では、ナノピンセットユニット取付治具６０のガイド突起部７１の先端に傾斜面７１ａを形成する。第２凹部９３に嵌合したナノピンセットユニット取付用治具６０が幅方向に動かない場合であっても、図２２に示すようにナノピンセットユニット１１取付用治具６０は上下方向に揺動となる。したがって、ナノピンセットユニット取付用治具６０がナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０から外れない場合は、ナノピンセットユニット取付用治具６０を上下方向に動かしながら外すことができる。
【００３７】
以上のようにしてナノピンセットユニット取付用治具６０の本体部７０のガイド溝７２内にナノピンセットユニット１１のホルダ３０を位置決めした状態で、ナノピンセット固定板８０への押圧力を解放して図１７（ｂ），（ｃ）に示すように、ナノピンセット固定板８０の押さえ部８１によってナノピンセットユニット取付用治具６０にナノピンセットユニット１１を固定する。これが、図１８（ｃ）に示す状態である。そして、ねじ９１を緩め、ナノピンセットユニット１１を固定したナノピンセットユニット取付用治具６０を矢印方向に移動させててナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０から外す。
【００３８】
これによりナノピンセットユニット１１は、ナノピンセットユニット取付用治具６０に受け渡される。その後、図１８（ｄ）に示すように、ナノピンセットユニット１１にアダプタ３００を取り付ける。このアダプタ３００は、たとえば、微小試料ハンドリング装置にナノピンセットユニット１１を取り付けるための部品である。アダプタ３００は、割りピン３０１と、割りピン３０１に設けられた取付部３０２とを有する。ナノピンセットユニット１１を取付部３０２の先端のスリットに挟み、ねじ３０３で固定する。ナノピンセットユニット１１の２つのガイド突起部７１の内側間の幅は、取付部３０２の横幅と略同じ幅である。したがって、図２３に示すように、ナノピンセットユニット１１を取付部３０２に取り付けるとき、ガイド突起部７１間に取付部３０２を嵌合することによって精度よく、たとえば割りピン３０１の中心軸Ｒ２上にナノピンセットユニット１１を取り付けることができる。
【００３９】
作業員は、アダプタ３００の割りピン３０１を把持しつつ、ナノピンセットユニット１１を取り付けた後、図１７（ａ）に示すようにナノピンセット固定板８０の押さえ部８１の間隔を広げる。そして、ナノピンセットユニット１１からナノピンセットユニット取付用治具６０を外し、図１８（ｅ）に示すようにアダプタ３００にナノピンセットユニット１１が取り付けられる。
【００４０】
ナノピンセットユニット１１が取り付けられたアダプタ３００は、図２４に示すように支持アーム４００に割りピン３０１を差し込むことによって微小試料ハンドリング装置などの装置に取り付けられる。
【００４１】
以上の本発明の実施形態によるナノピンセットユニット取付用治具６０およびナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０は次のような作用効果を奏する。
（１）ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０の凹部９２，９３にナノピンセットユニット１１を装着、保護した状態で、ナノピンセットメーカはナノピンセットユニット１１をユーザに納入するようにした。したがって、微小で破損しやすいナノピンセットユニット１１の納品が容易となる。
【００４２】
（２）ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０に装着されたナノピンセットユニット１１を、作業員が把持する治具６０に受け渡し、そのナノピンセットユニット１１に作業員が取り付け用アダプタ３００を装着し、さらに、ナノピンセットユニット取付用治具６０を把持しつつ、作業員によりアダプタ３００を微小ハンドリング装置などに装着し、その後、ナノピンセットユニット取付用治具６０を取り外すようにした。したがって、微小で破損しやすいナノピンセット１に触れることなくナノピンセットユニット１１を用いる各種装置にナノピンセットユニット１１を装着することができる。その結果、操作性良く、しかもナノピンセット１を破損させることがない。
【００４３】
（３）ナノピンセット固定板８０はばね性を有する略Ｗ字形状であり、略Ｗ形状のナノピンセット固定板８０の両脇を押圧すると２つの押さえ部８１間の間隔が開いてナノピンセットユニット１１の固定を解除することができる。つまり、ホルダ３０がガイド溝７２に載置された後、ナノピンセット固定板８０の押さえ部８１は、ばね性を利用してホルダ３０を載置したガイド溝７２の上方に移動し、ナノピンセットユニット１１が取り外された後、ナノピンセット固定板８０の押さえ部８１は、ばね性を利用してホルダを載置されていたガイド溝７２の上方に移動する。よって、ナノピンセットユニット１１の着脱を容易に行うことができる。したがって、ナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０に固定する際、またはナノピンセットユニット取付用治具６０から外す際、誤ってナノピンセットユニット１１を破損するおそれが低減する。また、ナノピンセットユニット取り付け作業の作業能率が上がる。
【００４４】
（４）ナノピンセットユニット取付用治具６０には、ナノピンセットユニット１１のホルダ３０の厚みと略同じ深さを有するガイド溝７２が設けられ、ガイド溝７２内に載置されたナノピンセットユニット１１をナノピンセット固定板８０で押さえて固定するので、確実にナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０に固定することができる。
【００４５】
（５）ナノピンセット固定板８０と略同一の厚みのリング６３を挟んで本体部７０にねじ込んだねじ６２の頭部によってナノピンセット固定板８０の先端側が本体部７０から浮き上がることを防止するので、確実にナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０に固定することができる。
【００４６】
（６）２つのガイド突起部７１の内側間の幅はアダプタ３００の取付部３０２の幅と略同一としたので、ガイド突起部７１間に取付部２０１を嵌合して取り付けることによって、簡単に精度よくナノピンセットユニット１１を取り付けることができる。
【００４７】
（７）ナノピンセットユニット取付治具６０のガイド突起部７１の先端に傾斜面７１ａを形成したので、ナノピンセットユニット取付治具６０をナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０に嵌合した後、ナノピンセットユニット取付用治具６０が外れない場合であっても、上下方向にナノピンセットユニット取付用治具６０は動かすことができるので、上下方向に動かしながらナノピンセットユニット取付用治具６０をナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０から外すことができる。
【００４８】
（８）ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０には、第１凹部９２が形成され、第１凹部９２の奥部にナノピンセットユニット１１が取り付けられている。第１凹部９２の幅はナノピンセットユニット取付用治具６０の幅より広いので、第１の凹部９２内にナノピンセットユニット取付用治具６０を移動することによって、ナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０に取り付けるための大まかなナノピンセットユニット取付用治具６０の位置決めをすることができる。
【００４９】
（９）ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０には、第１凹部９２と第２凹部９３とが形成され、第１凹部９２の奥部に第２凹部９３が形成され、第２凹部９３の奥部にナノピンセットユニット１１が取り付けられている。第２凹部９３の幅はナノピンセットユニット取付用治具６０の本体部７０に設けられた２つのガイド突起部７１の外側間の幅と略同一であるので、第２凹部９３にガイド突起部７１を嵌合することによってナノピンセットユニット取付用治具６０の所定の位置に簡単に精度よくナノピンセットユニット１１を載置することができる。
【００５０】
上述の説明では、ナノピンセットユニット取付用治具６０に受け渡されたナノピンセットユニット１１にアダプタ３００を取付け、このアダプタ３００を介して微小ハンドリング装置などへナノピンセットユニット１１を装着するようにした。しかし、アダプタ３００を介在させず、ナノピンセットユニット取付用治具６０に受け渡したナノピンセットユニット１１を直接、微小ハンドリング装置などへ装着してもよい。
【００５１】
本発明によるナノピンセットユニット取付用治具６０は、ナノピンセットメーカからユーザへ納品する際、ナノピンセットユニット１１の取扱性と破損防止のためにナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０に固定されているナノピンセットユニット１１の受け渡し用あるいは取付用治具である。すなわち、このナノピンセットユニット取付用治具６０は、ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０から突設するナノピンセットユニット１１を載置する載置部と、載置部に載置されたナノピンセットユニット１１を固定する固定部とを備えるものであれば、種々の形態、形状、形式のものでもよい。したがって、本発明による治具が対象とするナノピンセットユニット１１は、上述したものに限定されない。すなわち、一対の開閉アームと、アーム駆動アクチュエータとを有するナノピンセットを備えたナノピンセットユニット１１であれば種々のものが対象となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態に係るナノピンセットユニット取付用治具で取り付けるナノピンセットユニットのナノピンセット装置全体の概略を示す構成図である。
【図２】図１に示すナノピンセットを拡大して示す平面図である。
【図３】図１に示すナノピンセットおよび電源回路の一部をホルダに設置した状態を示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図である。
【図４】ナノピンセットユニットを説明するための図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は側面図である。
【図５】図１に示すナノピンセットの要部を示す平面図である。
【図６】実施の形態に係るナノピンセットの製造工程を説明する図であり、図６（ａ）〜図６（ｄ）の順に工程が進む。
【図７】図６に続く工程を示す図であり、図７（ａ）〜図７（ｃ）の順に工程が進む。
【図８】図７に続く工程を示す図であり、図８（ａ）〜図８（ｄ）の順に工程が進む。
【図９】図６（ｃ）に示すＳＯＩ基板１００の斜視図である。
【図１０】図９に示すレジストパターン１０５ａおよびアルミ層１０４を除去した後のＳＯＩ基板１００の斜視図である。
【図１１】レジストパターン１０６ａの形状を示すＳＯＩ基板１００の斜視図である。
【図１２】図８（ａ）に示すレジストパターン１０８およびアルミ層１０７の形状を示すＳＯＩ基板１００の斜視図である。
【図１３】図８（ｂ）に示すベース層１０１の裏面側を示すＳＯＩ基板１００の斜視図である。
【図１４】図８（ｃ）に示すベース層１０１の表面側を示すＳＯＩ基板１００の斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態によるナノピンセットユニット取付用治具全体の概略を示す構成図であり、図１５（ａ）は平面図、図１５（ｂ）は側面図である。
【図１６】図１５のナノピンセットユニット取付用治具の分解図である。
【図１７】ナノピンセットユニット取付用治具の固定板によってナノピンセットユニットを固定する操作を説明するための図である。図１７（ａ）はナノピンセットユニットをナノピンセットユニット取付用治具に載置したときの状態を説明するための図であり、図１７（ｂ）は載置したナノピンセットユニットを固定板によって固定したときの状態を説明するための図であり、図１７（ｃ）は図１７（ｂ）のナノピンセットユニット取付用治具のＣ−Ｃ’間の断面図である。
【図１８】実施の形態に係るナノピンセットユニット取付用治具によるナノピンセットユニットの取付操作を説明する図であり、図１８（ａ）〜図１８（ｅ）の順に操作が進む。
【図１９】実施の形態に係るナノピンセットユニット受け渡しホルダを説明するための図である。図１９（ａ）は平面図、図１９（ｂ）は側面図である。図１９（ｃ）は、ナノピンセットユニット受け渡しホルダのナノピンセットユニット取付部を説明するための図である。
【図２０】ナノピンセットユニット受け渡しホルダのナノピンセットユニットをナノピンセットユニット取付用治具にセットする操作を説明するための図である。
【図２１】ナノピンセットユニット受け渡しホルダに取り付けてあるナノピンセットユニットをナノピンセットユニット取付用治具にセットした状態を説明するための図である。
【図２２】ナノピンセットユニット取付用治具のガイド突起部に形成された傾斜面の効果を説明するための図である。
【図２３】ナノピンセットユニット取付用治具を使用してアダプタにナノピンセットユニットを取り付けた状態を説明するための図である。
【図２４】ナノピンセットユニットが取り付けられたアダプタ３００の微小試料ハンドリング装置の取り付けを説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１：ナノピンセット ２：電源回路
３ａ，３ｂ：アーム ４ａ，４ｂ：静電アクチュエータ
５ａ，５ｂ：固定電極 ６ａ，６ｂ：可動電極
７ａ，７ｂ：支持部 ８ａ，８ｂ：連結部
９ａ，９ｂ：アーム支持部 １０：台座
１１：ナノピンセットユニット ３０：ホルダ
３２：プリント配線 ４０：ケーブル
５０：ナノピンセット装置 ５１，５２：樹脂
６０：ナノピンセットユニット取付用治具
６１，６２，９１，３０３：ねじ ６３：リング
７０：本体部 ７１：ガイド突起部
７１ａ：傾斜面 ７２：ガイド溝
８０：固定板 ８１：押さえ部
９０：ナノピンセットユニット受け渡しホルダ
９１：第１凹部 ９２：第２凹部
１００：ＳＯＩウエハ １０１：ベース層
１０２：絶縁層 １０３：シリコン層
２００：コントローラ ３００：アダプタ
３０１：割りピン ３０２：取付部
４００：支持アーム Ｒ１〜Ｒ６：チップ抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノピンセットユニットを所定の装置に取り付けるために使用する治具、その治具を使用したナノピンセットユニットの取り付け方法およびその治具を使用してナノピンセットユニットを取り外すナノピンセットユニット受け渡しホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
微小物質を把持するためのフィンガー体を備えたマイクログリッパーが知られている。このようなマイクログリッパーは、たとえば、下記特許文献１に開示されているように、３次元の油圧駆動型マニピュレータの移動部の先端に固定されて用いられる（特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−２５７９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に開示されているものでは、マイクログリッパーをマニピュレータ先端のコネクタに取り付ける際、マイクログリッパーを破損してしまうという問題が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）請求項１の発明は、開閉自在な一対のアームと、一対のアームを開閉駆動するアクチュエータと、アクチュエータに所定の駆動信号を出力するための配線を形成した平板状のホルダと、ホルダの配線と駆動信号を制御する制御装置とを接続するためのケーブルとを備えたナノピンセットユニットを所定の装置に取り付けるために使用するナノピンセットユニット取付用治具であって、ナノピンセットユニットを載置してアームを保護する本体部と、載置したナノピンセットユニットのホルダを押さえてナノピンセットユニットを固定する固定板とを備えることを特徴とする。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載のナノピンセットユニット取付用治具において、本体部は平板状であり、本体部には、ナノピンセットユニットのホルダを載置し、ナノピンセットユニットのホルダの厚みと略同じ深さを有する溝が設けられ、固定板は、ばね性を有し、そしてホルダを押さえる押さえ部を備え、押さえ部は固定板のばね性を利用して溝の上方に移動、または溝の上方から退避することを特徴とする。
（３）請求項３の発明は、請求項１に記載のナノピンセットユニット取付用治具において、本体部には２つの突起部が設けられ、２つの突起部の内面間の幅は所定の装置にナノピンセットユニットを取り付ける取付部の幅と略同一であることを特徴とする。
（４）請求項４の発明は、請求項３に記載のナノピンセットユニット取付用治具において、突起部に傾斜面を備えることを特徴とする。
（５）請求項５の発明は、複数のナノピンセットユニットが取り付けられ、請求項３または４に記載のナノピンセットユニット取付用治具を使用して、ナノピンセットユニットを取り外すナノピンセットユニット受け渡しホルダであって、ナノピンセットユニット受け渡しホルダには、第１の凹部が形成され、第１の凹部の奥部にナノピンセットユニットが取り付けられており、第１の凹部の幅はナノピンセットユニット取付用治具の幅より広いことを特徴とする。
（６）請求項６の発明は、請求項５に記載のナノピンセットユニット受け渡しホルダにおいて、第１の凹部の奥部に第２の凹部が形成され、第２の凹部の奥部にナノピンセットユニットが取り付けられており、第２の凹部の幅はナノピンセットユニット取付用治具の本体部に設けられた２つの突起部の外側間の幅と略同一であることを特徴とする。
（７）請求項７の発明は、微小試料を把持するナノピンセットユニットであって、ナノピンセットユニット受け渡しホルダに固定されているナノピンセットユニットを、そのナノピンセットユニットを使用する装置へ装着する際に使用されるナノピンセットユニット取付用治具において、ナノピンセットユニット受け渡しホルダから突設するナノピンセットユニットを載置する載置部と、載置部に載置されたナノピンセットユニットを固定する固定部とを備えることを特徴とする。
（８）請求項８の発明は、請求項１のナノピンセットユニット取付用治具を使用してナノピンセットユニットを取り付ける方法であって、ナノピンセットユニット受け渡しホルダに固定されているナノピンセットユニットを、ナノピンセットユニットを使用する装置へ取り付ける方法において、ナノピンセットユニット受け渡しホルダから突設するナノピンセットユニットを載置部へ載置させ、載置部に載置されたナノピンセットユニットを載置部に固定し、載置部に固定されているナノピンセットユニットをナノピンセットユニット受け渡しホルダから取り外し、載置部に固定されているナノピンセットユニットを装置に装着し、治具をナノピンセットユニットから取り外すことを特徴とする。
（９）請求項９の発明は、請求項１のナノピンセットユニット取付用治具を使用してナノピンセットユニットを取り付ける方法であって、ナノピンセットユニット受け渡しホルダに固定されているナノピンセットユニットを、ナノピンセットユニットを使用する装置のアダプタに取り付ける方法において、ナノピンセットユニット受け渡しホルダから突設するナノピンセットユニットを載置部へ載置させ、載置部に載置されたナノピンセットユニットを載置部に固定し、載置部に固定されているナノピンセットユニットをナノピンセットユニット受け渡しホルダから取り外し、載置部に固定されているナノピンセットユニットにアダプタを取り付け、ナノピンセットユニットを載置部から取り外すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、ナノピンセットユニットに触れることなく所定の装置にナノピンセットユニットを取り付けることができる。したがって、ナノピンセットユニット取り付け作業中のナノピンセット破損を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
はじめに、ナノピンセット装置について図を参照しながら説明する。ナノピンセット装置は、ナノピンセットと電源回路を備えており、ナノピンセットユニットと、ＤＣ電源およびそのＤＣ電源を制御するコントローラを有するコントローラ装置とから構成される。ナノピンセットユニットは、ナノピンセットユニット取付用治具によって所定の取付部に取り付けられる。ナノピンセットユニットの詳細については後述する。
【０００７】
図１は、本発明の実施の形態によるナノピンセット装置全体の概略を示す構成図である。ナノピンセット装置５０は、ナノピンセット１と、電源回路２とを備えており、ナノピンセット１は、後述するようにＳＯＩ(Silicon on Insulator)ウエハから一体で作製される。ＳＯＩウエハは、２枚のＳｉ単結晶板の一方にＳｉＯ２層を形成し、ＳｉＯ２層を介して貼り合わせたものである。
【０００８】
図１に示すように、ナノピンセット１は、一対のアーム３ａ，３ｂと、一対の静電アクチュエータ４ａ，４ｂと、一対の支持部７ａ，７ｂと、一対の連結部８ａ，８ｂと、一対のアーム支持部９ａ，９ｂと、台座１０とを備える。静電アクチュエータ４ａには、固定電極５ａおよび可動電極６ａが設けられ、静電アクチュエータ４ｂには固定電極５ｂおよび可動電極６ｂが設けられている。台座１０は、後述するホルダ３０に接合され、ホルダ３０は、不図示の移動機構に着脱可能に取り付けられ、３次元方向に移動可能であり、これにより、ナノピンセット１全体が３次元方向に移動可能となっている。
【０００９】
図２を参照しながら、ナノピンセット１の構造を詳しく説明する。図２は、図１に示すナノピンセット１を拡大して示す平面図である。図２以下では、ナノピンセット１の左右対称に設けられる構成部品については、主として左側についてのみ説明する。固定電極５ａおよび可動電極６ａは、いずれも櫛歯形状を呈しており、相互に複数の櫛歯が噛み合うように対向載置されている。固定電極５ａは台座１０に固定されているが、可動電極６ａは、細いビーム状の支持部７ａによって台座１０に弾性的に固定されている。アーム３ａ，３ｂは、それぞれ細いビーム状のアーム支持部９ａ，９ｂを介して台座１０に弾性的に固定されている。アーム３ａと可動電極６ａとは連結部８ａによって連結され、アーム３ｂと可動電極６ｂとは連結部８ｂによって連結されている。
【００１０】
図１および図２を参照すると、ナノピンセット１には、左側電極端子２ａ、左側電極端子２ｂ、左アーム用電極端子２ｃ、右アーム用電極端子２ｄ、右側電極端子２ｅ、右側電極端子２ｆおよびアース電極端子２ｇが形成されている。左側電極端子２ａは固定電極５ａに接続され、左側電極端子２ｂは可動電極６ａに接続され、左アーム用電極端子２ｃはアーム３ａに接続されている。右アーム用電極端子２ｄはアーム３ｂに接続され、右側電極端子２ｅは可動電極６ｂに接続され、右側電極端子２ｆは固定電極５ｂに接続され、アース電極端子２ｇは台座１０に接続されている。これら７つの電極端子２ａ〜２ｇと電源回路２の７つの端子２ａ〜２ｇとが、対応する符号同士接続されている。
【００１１】
左側電極２ａ，２ｂの間にはＤＣ電源２０ａが接続され、右側電極２ｅ，２ｆの間にはＤＣ電源２０ｂが接続されている。左側電極２ａ，２ｂ間に直流電圧を印加することにより、固定電極５ａと可動電極６ａとの間にクーロン力による静電引力を発生させ、可動電極６ａを固定電極５ａに対して動かすことができる。右側の固定電極５ｂ，可動電極６ｂについても同様に動作する。２００はＤＣ電源２０ａ，２０ｂを制御するコントローラである。上記コントローラ装置は、ＤＣ電源２０ａ，２０ｂとコントローラ２００とから構成される。
【００１２】
左アーム用電極端子２ｃと右アーム用電極端子２ｄは、アーム３ａ，３ｂ間に作用する電気量などを検出するために設けられている。そのため、アーム３ａ，３ｂは、それぞれ可動電極６ａ，６ｂとは絶縁されている。アース電極端子２ｇは、台座１０が浮遊電極になるのを防ぐために設けられている。また、チップ抵抗Ｒ１〜Ｒ６は、静電アクチュエータ４ａ，４ｂやアーム３ａ，３ｂに、外界の電磁波の交番電界によって導線に生じる起電力が印加されないようにする過電圧印加防止のために設けられている。ナノピンセット１では、アーム３ａ，３ｂの開閉に必要な電圧は数十ボルトオーダーであるが、電源回路２の配線長さや周囲の環境によっては、上述の交番電界による周期的に変化する起電力が数十ボルトに達することもある。この起電力が静電アクチュエータ４ａ，４ｂに印加されると、アーム３ａ，３ｂの先端が過度に振動し、互いに接触して破損をもたらしたり、ナノピンセット１の内部で絶縁破壊を引き起こす恐れがある。このような過電圧が印加されるのを防止するため、電源回路２にチップ抵抗Ｒ１〜Ｒ６を挿入して電流を逃がすようにしている。
【００１３】
図３は、図１に示すナノピンセット１が取り付けられるホルダ３０を説明する図であり、ナノピンセット１および電源回路２の一部をホルダに設置した状態を示している。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図である。ナノピンセット１の台座１０が平板状でセラミックスなどの絶縁材料のホルダ３０に接合され、ナノピンセット１とホルダ３０とは一体化されている。ホルダ３０に形成された配線３２には、端子２ａ〜２ｇが設けられているとともに、チップ抵抗Ｒ１〜Ｒ６が配設されている。７つの端子２ａ〜２ｇは、ナノピンセット１の７つの電極端子２ａ〜２ｇとＡｕの細線３１により対応する符号同士が接続されている。この接続箇所には、図４に示すように樹脂５１が塗布されており、樹脂５１によって保護されている。３３ａ〜３３ｇはホルダ３０を貫通するスルーホールであり、各配線３２において、スルーホール３３ａ〜３３ｆとチップ抵抗Ｒ１〜Ｒ６との間に、図４に示すように外部からのケーブル４０が取り付けられる。以下、ナノピンセット１とホルダ３０とケーブル４０とを組合せたものをナノピンセットユニット１１と呼ぶ。スルーホール３３ａとチップ抵抗Ｒ１との間のケーブル取付け部およびスルーホール３３ｂとチップ抵抗Ｒ２との間のケーブル取付け部は、ケーブル４０によりＤＣ電源２０ａ（図１参照）に接続され、スルーホール３３ｅとチップ抵抗Ｒ５との間のケーブル取付け部およびスルーホール３３ｆとチップ抵抗Ｒ６との間のケーブル取付け部は、ＤＣ電源２０ｂ（図１参照）に接続されている。ケーブル取付け部とケーブル４の配線とは半田によって接続されている。また、図４に示すように、この接続箇所には樹脂５２が塗布され、ケーブル取付け部からケーブル４０の配線が外れないように補強されている。チップ抵抗Ｒ１〜Ｒ６は、ナノピンセット１上に配設することもできるが、アーム３ａ，３ｂの先端など重要部分がハンダ付けなどにより汚染されるのを避けるためには、ホルダ３０上に設ける方が望ましい。なお、チップ抵抗Ｒ１〜Ｒ６の代わりにダイオードを用いても同様に過電圧が印加されるのを防止することができる。
【００１４】
図５は、図１に示すナノピンセット１の要部を示す平面図である。可動電極６ａと固定電極５ａとの間に電圧を印加すると、可動電極６ａが固定電極５ａに対して、図５の右方向（ｘ方向）に動くことにより、アーム３ａがｘ方向に駆動される。電圧印加を解除すると、アーム３ａは元の位置、つまり図５に示す位置へ復帰する。右側については動作が反転するだけであり、同様に、可動電極６ｂが固定電極５ｂに対して、図中、左方向に動くことにより、アーム３ｂが左方向に駆動される。したがって、アーム間隔Ｄを変えることができ、微小物体を把持したり解放することができる。
【００１５】
次に、図６〜図１４を参照して、ＳＯＩ基板を用いてナノピンセット１を形成する場合の製造方法について説明する。ＳＯＩ基板１００としては、図６（ａ）に示すように＜１１０＞方位の単結晶シリコンから成るベース層１０１、ＳｉＯ２から成る絶縁層１０２、＜１１０＞方位の単結晶シリコンから成るシリコン層１０３が順に積層された基板が用いられる。
【００１６】
ナノピンセット１を形成する材料には、ＳＯＩ基板だけでなく、ガラス基板上に単結晶シリコン層を有する基板、アモルファスシリコン基板、ポリシリコン基板上にＳＯＩ層を有する基板なども用いることができる。すなわち、最上層が＜１１０＞方位を有するシリコン層１０３であって、このシリコン層１０３の下層に絶縁層１０２が形成されているような層構造を有する基板であれば、ベース層１０１を多層構造としてもかまわない。
【００１７】
ＳＯＩ基板１００の各層の厚さの一例を述べると、シリコン層１０３は２５μｍ、絶縁層１０２は１μｍ、ベース層１０１は３００μｍである。また、ＳＯＩ基板１００上で１つのナノピンセット１を形成する領域は、縦、横ともに数ｍｍの矩形状をしている。図６（ａ）に示す工程では、スパッタリング法や真空蒸着法などにより、厚さ約５０ｎｍのアルミ層１０４をシリコン層１０３の表面に形成する。
【００１８】
次に、図６（ｂ）に示すように、アルミ層１０４の表面にレジスト層１０５を約２μｍの厚さで形成し、フォトリソグラフィによりレジスト層１０５を露光・現像することにより、図６（ｃ）に示すレジストパターン１０５ａを形成する。図９は、ＳＯＩ基板１００の斜視図であり、アルミ層１０４の上面に、アーム３、静電アクチュエータ４等に対応するレジストパターン１０５ａが形成されている。なお、図６（ｃ）は、図９のＩ−Ｉ断面を示したものである。
【００１９】
図６（ｄ）に示すように、このレジストパターン１０５ａをマスクとして混酸液によりアルミ層１０４をエッチングし、シリコン層１０３を露出させる。その後、ＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma - Reactive Ion Etching）によりシリコン層１０３を垂直方向に異方性エッチングする。このエッチングは絶縁層１０２が露出するまで行われ、エッチング終了後、硫酸・過酸化水素混合液によりレジストパターン１０５ａおよびアルミ層１０４を除去する（図７（ａ）参照）。
【００２０】
図１０は、レジストパターン１０５ａおよびアルミ層１０４を除去した後のＳＯＩ基板１００を示す斜視図である。絶縁層１０２上には、シリコン層１０３による立体構造体が形成される。その立体構造体は、アーム３を構成する部分１０３ａと、静電アクチュエータ４を構成する部分１０３ｂと、電極端子２ａ〜２ｆを構成する部分１０３ｃと、ガードを構成する部分１０３ｄとから成る。なお、ガードは、製造時にアーム３を損傷から防護するものであり、ナノピンセット１の構成部品ではないので、以下、その形成過程については説明を省略する。
【００２１】
図７（ｂ）に示すように、露出した絶縁層１０２およびシリコン層１０３（１０３ａ〜１０３ｃ）を覆うようにレジスト１０６を塗布する。レジスト１０６の塗布厚さは１０μｍ程度とする。その後、フォトリソグラフィによりレジスト１０６にマスクパターンを転写して現像することにより、図１１に示すように、アーム構成部１０３ａの先端部分におけるレジスト１０６が矩形状に除去されたレジストパターン１０６ａを形成する。そして、レジストパターン１０６ａをマスクとしてＩＣＰ−ＲＩＥや通常のＲＩＥなどを行い、アーム構成部１０３ａの先端部分を所定の形状と寸法に加工する。また、ダイシングなどの機械的な切削加工によりその部分を所定の形状と寸法に加工することも可能である。
【００２２】
次に、図７（ｃ）に示すように、ＳＯＩ基板１００を表裏反転させて、スパッタリング法や真空蒸着法によりベース層１０１の表面にアルミ層１０７を形成する。アルミ層１０７の厚さは、約５０ｎｍとする。そして、アルミ層１０７の上にレジスト１０８を約２μｍの厚さに形成した後に、フォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、そのレジスト１０８をマスクに用いてアルミ層１０７を混酸液によりエッチングする（図８（ａ）参照）。
【００２３】
図１２は、レジスト１０８およびアルミ層１０７の形状を示す斜視図である。図８（ａ）は、図１２のＩＩ−ＩＩ断面を示すものであり、絶縁層１０２の図示下側（表面側）にはシリコン層１０３によるアーム部１０３ａの断面が図示されている。レジスト１０８は、連結部８に対応する部分１１１や台座１０に対応する部分１１２などが残っており、逆に、アーム３の周辺領域が除去されてベース層１０１が露出している。
【００２４】
その後、ベース層１０１の上に形成されたレジスト１０８およびアルミ層１０７をマスクとして、ベース層１０１をＩＣＰ−ＲＩＥによりエッチングする。ベース層１０１は異方性エッチングにより垂直方向にエッチングされ、エッチングは絶縁層１０２が露出するまで行われる。図８（ｂ）も図１２のＩＩ−ＩＩ断面を示すものであり、エッチング終了後に、硫酸・過酸化水素混液によりレジスト１０８，１０６およびアルミ層１０７を除去する。
【００２５】
図１３は、図８（ｂ）に示すベース層１０１の裏面側を示す図である。エッチングにより、ベース層１０１には台座１０、連絡部８などが形成される。次いで、台座１０上に露出している酸化シリコンから成る絶縁層１０２を、緩衝フッ化水素溶液を用いてエッチングする。その結果、シリコン層１０３とベース層１０１とで挟まれた領域を除いて、絶縁層１０２が除去される（図８（ｃ）参照）。
【００２６】
図１４は、ベース層１０１の表面側を示す斜視図であり、図８（ｃ）は図１４のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示したものである。上述したように、シリコン層１０３とベース層１０１との間には絶縁層１０２が介在している。その後、図８（ｄ）に示すように、露出しているベース層１０１の上および各構造体を構成するシリコン層１０３の上に、真空蒸着法等によりアルミ等からなる導体膜１０９を形成する。導体膜１０９の厚さは５００ｎｍ以下とする。このようにして、ナノピンセット１が完成するが、把持対象によってはＦＩＢなどの加工装置によりアーム３を追加工しても良い。
【００２７】
次に本発明の実施形態のナノピンセットユニット取付用治具について図を参照しながら説明する。
【００２８】
図１５および図１６は、本発明の実施の形態によるナノピンセットユニット取付用治具全体の概略を示す構成図である。ナノピンセットユニット取付用治具６０は、本体部７０と、ナノピンセット固定板８０とを備えている。本体部７０は、ジュラルミン、アルミニウム、チタンなどの軽金属、またはプラスチックなどの素材からなる平板状のブロックであり、ナノピンセットユニット取り付け作業中、ナノピンセットユニット１１が手などで触れられないようにナノピンセットユニット１１を保護する。本体部７０のナノピンセットユニット１１を載置する箇所に、ガイド突起部７１とガイド溝７２とが設けられている。ガイド突起部７１の先端は切り欠かれて傾斜面７１ａが形成されている。また、ガイド溝７２の深さはホルダ３０の厚みと略同じである。
【００２９】
ナノピンセット固定板８０は、本体部７０のガイド溝７２に載置されたナノピンセットユニット１１を本体部７０に固定するものである。ナノピンセット固定板８０は、略Ｗ字形状のリン青銅などの弾性を有する板であり、２つの先端側にそれぞれ押さえ部８１が設けられている。ナノピンセット固定板８０は、ねじ６１で本体部７０に固定される。ナノピンセット固定板８０はばね性を有するために、ねじ６１を支点に開閉する。図１６に示すように、ナノピンセット固定板８０の溝８２の箇所で、リング６３を介在させてねじ６２が本体部７０に設合されている。リング６３の厚みはナノピンセット固定板８０の板厚より数１０μｍ程度大きい高さであり、ナノピンセット固定板８０の開閉動作を可能としつつ、ねじ６２とリング６３とでナノピンセット固定板８０の先端側が本体部７０から浮き上がるのを防止する。
【００３０】
ナノピンセット固定板８０は、次のようにして本体部７０に載置されたナノピンセットユニット１１を固定する。図１７（ａ）に示すように、本体部７０のガイド溝７２にナノピンセットユニット１１のホルダ３０を載置にあたり、ナノピンセット固定板８０の両脇から押圧し、ねじ６１による固定箇所を支点として２つの押さえ部８１の間隔を広げる。このとき、ナノピンセット固定板８０の押さえ部８１はガイド溝７２の上から退避する。この状態でナノピンセットユニット１１のホルダ３０をガイド溝７２に載置する。これが図１７（ａ）の状態である。ナノピンセット固定板８０に対する押圧を止めると、図１７（ｂ），（ｃ）に示すように、ナノピンセット固定板８０の押さえ部８１は、ホルダ３０を載置したガイド溝７２の上方においてナノピンセットユニット１１の樹脂５１と樹脂５２との間の位置に移動し、ナノピンセット１はナノピンセットユニット取付用治具６０に固定される。図１７（ｃ）に示されるように、本体部７０のガイド溝７２の深さはナノピンセットユニット１１のホルダ３０の厚みと略同一であり、また、ねじ６２の頭部によって、ナノピンセット固体板８０の先端側が浮き上がるのを防止するため、ナノピンセットユニット１１は押さえ部８１によって確実に固定される。
【００３１】
本発明の実施形態のナノピンセットユニット取付用治具６０を使用したナノピンセットユニット取り付け作業を図１８を参照して説明する。なお、説明の便宜上、ナノピンセットユニット取付用治具６０を簡略化する。
【００３２】
取り付け作業を始める前のナノピンセットユニット１１は、図１８（ａ）や図１９（ａ），（ｃ）に示すように、ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０にねじ９１によって固定されている。すなわち、複数のナノピンセットユニット１１は、メーカ出荷時にナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０に各々装着され、ユーザに納品される。そして、ユーザは、後述する手順にて、ナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０に受け渡し、ナノピンセットユニット取付用治具６０を用いて、ナノピンセットユニット１１にアダプタ３００を装着する。そして、ナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０から解放し、アダプタ３００により、所定の装置にナノピンセットユニット１１が取り付けられる。以下、詳細に説明する。
【００３３】
ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０について図１９を参照して説明する。図１９（ａ）に示すように、ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０には第１凹部９２が形成されており、その第１凹部９２の奥部には第２凹部９３が形成されている。そして、図１９（ｃ）に示すように、第２凹部９３の奥部にナノピンセットユニット１１が取り付けられている。このようにして、ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０には複数のナノピンセットユニット１１が取り付けられている。
【００３４】
第１凹部９２の幅はナノピンセットユニット取付用治具６０の幅に比べて広く、第２凹部９３の幅は２つのガイド突起部７１の外面間の幅と略同じ幅である。図２０に矢印で示すように、第１凹部９２内にナノピンセットユニット取付用治具６０を移動することによって、ナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０に取り付けるときの、ナノピンセットユニット取付用治具６０の大まかな位置を決めることができる。
【００３５】
図１８（ｂ）に示すように、作業員に把持されたナノピンセットユニット取付用治具６０の上方に、ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０に取り付けてあるナノピンセットユニット１１が位置するようにする。このとき、図１７（ａ）に示すように、ナノピンセット固定板８０の押さえ部８１の間隔を広げ、図２１に示すように、第２凹部９３にナノピンセットユニット取付用治具６０のガイド突起部７１を嵌合する。このように嵌合することによって、ナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０の所定の位置（例えば、ナノピンセットユニット取付用治具６０の中心Ｒ１）に精度よく載置することができる。
【００３６】
ところで、ナノピンセットユニット取付用治具６０に精度よくナノピンセットユニット１１を載置するためには、第２凹部９３の幅と２つのガイド突起部７１の外面間の幅とをできるだけ同じ幅にする必要がある。本発明の実施形態では、嵌合した際、第２凹部９３とガイド突起部７１との間に５０μｍのクリアランスが生じるように第２凹部９３を形成した。このような小さなクリアランスでは、嵌合した後、ナノピンセットユニット取付用治具６０がナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０から外れない場合がある。そこで、この実施の形態では、ナノピンセットユニット取付治具６０のガイド突起部７１の先端に傾斜面７１ａを形成する。第２凹部９３に嵌合したナノピンセットユニット取付用治具６０が幅方向に動かない場合であっても、図２２に示すようにナノピンセットユニット１１取付用治具６０は上下方向に揺動となる。したがって、ナノピンセットユニット取付用治具６０がナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０から外れない場合は、ナノピンセットユニット取付用治具６０を上下方向に動かしながら外すことができる。
【００３７】
以上のようにしてナノピンセットユニット取付用治具６０の本体部７０のガイド溝７２内にナノピンセットユニット１１のホルダ３０を位置決めした状態で、ナノピンセット固定板８０への押圧力を解放して図１７（ｂ），（ｃ）に示すように、ナノピンセット固定板８０の押さえ部８１によってナノピンセットユニット取付用治具６０にナノピンセットユニット１１を固定する。これが、図１８（ｃ）に示す状態である。そして、ねじ９１を緩め、ナノピンセットユニット１１を固定したナノピンセットユニット取付用治具６０を矢印方向に移動させててナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０から外す。
【００３８】
これによりナノピンセットユニット１１は、ナノピンセットユニット取付用治具６０に受け渡される。その後、図１８（ｄ）に示すように、ナノピンセットユニット１１にアダプタ３００を取り付ける。このアダプタ３００は、たとえば、微小試料ハンドリング装置にナノピンセットユニット１１を取り付けるための部品である。アダプタ３００は、割りピン３０１と、割りピン３０１に設けられた取付部３０２とを有する。ナノピンセットユニット１１を取付部３０２の先端のスリットに挟み、ねじ３０３で固定する。ナノピンセットユニット１１の２つのガイド突起部７１の内側間の幅は、取付部３０２の横幅と略同じ幅である。したがって、図２３に示すように、ナノピンセットユニット１１を取付部３０２に取り付けるとき、ガイド突起部７１間に取付部３０２を嵌合することによって精度よく、たとえば割りピン３０１の中心軸Ｒ２上にナノピンセットユニット１１を取り付けることができる。
【００３９】
作業員は、アダプタ３００の割りピン３０１を把持しつつ、ナノピンセットユニット１１を取り付けた後、図１７（ａ）に示すようにナノピンセット固定板８０の押さえ部８１の間隔を広げる。そして、ナノピンセットユニット１１からナノピンセットユニット取付用治具６０を外し、図１８（ｅ）に示すようにアダプタ３００にナノピンセットユニット１１が取り付けられる。
【００４０】
ナノピンセットユニット１１が取り付けられたアダプタ３００は、図２４に示すように支持アーム４００に割りピン３０１を差し込むことによって微小試料ハンドリング装置などの装置に取り付けられる。
【００４１】
以上の本発明の実施形態によるナノピンセットユニット取付用治具６０およびナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０は次のような作用効果を奏する。
（１）ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０の凹部９２，９３にナノピンセットユニット１１を装着、保護した状態で、ナノピンセットメーカはナノピンセットユニット１１をユーザに納入するようにした。したがって、微小で破損しやすいナノピンセットユニット１１の納品が容易となる。
【００４２】
（２）ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０に装着されたナノピンセットユニット１１を、作業員が把持する治具６０に受け渡し、そのナノピンセットユニット１１に作業員が取り付け用アダプタ３００を装着し、さらに、ナノピンセットユニット取付用治具６０を把持しつつ、作業員によりアダプタ３００を微小ハンドリング装置などに装着し、その後、ナノピンセットユニット取付用治具６０を取り外すようにした。したがって、微小で破損しやすいナノピンセット１に触れることなくナノピンセットユニット１１を用いる各種装置にナノピンセットユニット１１を装着することができる。その結果、操作性良く、しかもナノピンセット１を破損させることがない。
【００４３】
（３）ナノピンセット固定板８０はばね性を有する略Ｗ字形状であり、略Ｗ形状のナノピンセット固定板８０の両脇を押圧すると２つの押さえ部８１間の間隔が開いてナノピンセットユニット１１の固定を解除することができる。つまり、ホルダ３０がガイド溝７２に載置された後、ナノピンセット固定板８０の押さえ部８１は、ばね性を利用してホルダ３０を載置したガイド溝７２の上方に移動し、ナノピンセットユニット１１が取り外された後、ナノピンセット固定板８０の押さえ部８１は、ばね性を利用してホルダを載置されていたガイド溝７２の上方に移動する。よって、ナノピンセットユニット１１の着脱を容易に行うことができる。したがって、ナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０に固定する際、またはナノピンセットユニット取付用治具６０から外す際、誤ってナノピンセットユニット１１を破損するおそれが低減する。また、ナノピンセットユニット取り付け作業の作業能率が上がる。
【００４４】
（４）ナノピンセットユニット取付用治具６０には、ナノピンセットユニット１１のホルダ３０の厚みと略同じ深さを有するガイド溝７２が設けられ、ガイド溝７２内に載置されたナノピンセットユニット１１をナノピンセット固定板８０で押さえて固定するので、確実にナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０に固定することができる。
【００４５】
（５）ナノピンセット固定板８０と略同一の厚みのリング６３を挟んで本体部７０にねじ込んだねじ６２の頭部によってナノピンセット固定板８０の先端側が本体部７０から浮き上がることを防止するので、確実にナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０に固定することができる。
【００４６】
（６）２つのガイド突起部７１の内側間の幅はアダプタ３００の取付部３０２の幅と略同一としたので、ガイド突起部７１間に取付部２０１を嵌合して取り付けることによって、簡単に精度よくナノピンセットユニット１１を取り付けることができる。
【００４７】
（７）ナノピンセットユニット取付治具６０のガイド突起部７１の先端に傾斜面７１ａを形成したので、ナノピンセットユニット取付治具６０をナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０に嵌合した後、ナノピンセットユニット取付用治具６０が外れない場合であっても、上下方向にナノピンセットユニット取付用治具６０は動かすことができるので、上下方向に動かしながらナノピンセットユニット取付用治具６０をナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０から外すことができる。
【００４８】
（８）ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０には、第１凹部９２が形成され、第１凹部９２の奥部にナノピンセットユニット１１が取り付けられている。第１凹部９２の幅はナノピンセットユニット取付用治具６０の幅より広いので、第１の凹部９２内にナノピンセットユニット取付用治具６０を移動することによって、ナノピンセットユニット１１をナノピンセットユニット取付用治具６０に取り付けるための大まかなナノピンセットユニット取付用治具６０の位置決めをすることができる。
【００４９】
（９）ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０には、第１凹部９２と第２凹部９３とが形成され、第１凹部９２の奥部に第２凹部９３が形成され、第２凹部９３の奥部にナノピンセットユニット１１が取り付けられている。第２凹部９３の幅はナノピンセットユニット取付用治具６０の本体部７０に設けられた２つのガイド突起部７１の外側間の幅と略同一であるので、第２凹部９３にガイド突起部７１を嵌合することによってナノピンセットユニット取付用治具６０の所定の位置に簡単に精度よくナノピンセットユニット１１を載置することができる。
【００５０】
上述の説明では、ナノピンセットユニット取付用治具６０に受け渡されたナノピンセットユニット１１にアダプタ３００を取付け、このアダプタ３００を介して微小ハンドリング装置などへナノピンセットユニット１１を装着するようにした。しかし、アダプタ３００を介在させず、ナノピンセットユニット取付用治具６０に受け渡したナノピンセットユニット１１を直接、微小ハンドリング装置などへ装着してもよい。
【００５１】
本発明によるナノピンセットユニット取付用治具６０は、ナノピンセットメーカからユーザへ納品する際、ナノピンセットユニット１１の取扱性と破損防止のためにナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０に固定されているナノピンセットユニット１１の受け渡し用あるいは取付用治具である。すなわち、このナノピンセットユニット取付用治具６０は、ナノピンセットユニット受け渡しホルダ９０から突設するナノピンセットユニット１１を載置する載置部と、載置部に載置されたナノピンセットユニット１１を固定する固定部とを備えるものであれば、種々の形態、形状、形式のものでもよい。したがって、本発明による治具が対象とするナノピンセットユニット１１は、上述したものに限定されない。すなわち、一対の開閉アームと、アーム駆動アクチュエータとを有するナノピンセットを備えたナノピンセットユニット１１であれば種々のものが対象となる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態に係るナノピンセットユニット取付用治具で取り付けるナノピンセットユニットのナノピンセット装置全体の概略を示す構成図である。
【図２】図１に示すナノピンセットを拡大して示す平面図である。
【図３】図１に示すナノピンセットおよび電源回路の一部をホルダに設置した状態を示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図である。
【図４】ナノピンセットユニットを説明するための図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は側面図である。
【図５】図１に示すナノピンセットの要部を示す平面図である。
【図６】実施の形態に係るナノピンセットの製造工程を説明する図であり、図６（ａ）〜図６（ｄ）の順に工程が進む。
【図７】図６に続く工程を示す図であり、図７（ａ）〜図７（ｃ）の順に工程が進む。
【図８】図７に続く工程を示す図であり、図８（ａ）〜図８（ｄ）の順に工程が進む。
【図９】図６（ｃ）に示すＳＯＩ基板１００の斜視図である。
【図１０】図９に示すレジストパターン１０５ａおよびアルミ層１０４を除去した後のＳＯＩ基板１００の斜視図である。
【図１１】レジストパターン１０６ａの形状を示すＳＯＩ基板１００の斜視図である。
【図１２】図８（ａ）に示すレジストパターン１０８およびアルミ層１０７の形状を示すＳＯＩ基板１００の斜視図である。
【図１３】図８（ｂ）に示すベース層１０１の裏面側を示すＳＯＩ基板１００の斜視図である。
【図１４】図８（ｃ）に示すベース層１０１の表面側を示すＳＯＩ基板１００の斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態によるナノピンセットユニット取付用治具全体の概略を示す構成図であり、図１５（ａ）は平面図、図１５（ｂ）は側面図である。
【図１６】図１５のナノピンセットユニット取付用治具の分解図である。
【図１７】ナノピンセットユニット取付用治具の固定板によってナノピンセットユニットを固定する操作を説明するための図である。図１７（ａ）はナノピンセットユニットをナノピンセットユニット取付用治具に載置したときの状態を説明するための図であり、図１７（ｂ）は載置したナノピンセットユニットを固定板によって固定したときの状態を説明するための図であり、図１７（ｃ）は図１７（ｂ）のナノピンセットユニット取付用治具のＣ−Ｃ’間の断面図である。
【図１８】実施の形態に係るナノピンセットユニット取付用治具によるナノピンセットユニットの取付操作を説明する図であり、図１８（ａ）〜図１８（ｅ）の順に操作が進む。
【図１９】実施の形態に係るナノピンセットユニット受け渡しホルダを説明するための図である。図１９（ａ）は平面図、図１９（ｂ）は側面図である。図１９（ｃ）は、ナノピンセットユニット受け渡しホルダのナノピンセットユニット取付部を説明するための図である。
【図２０】ナノピンセットユニット受け渡しホルダのナノピンセットユニットをナノピンセットユニット取付用治具にセットする操作を説明するための図である。
【図２１】ナノピンセットユニット受け渡しホルダに取り付けてあるナノピンセットユニットをナノピンセットユニット取付用治具にセットした状態を説明するための図である。
【図２２】ナノピンセットユニット取付用治具のガイド突起部に形成された傾斜面の効果を説明するための図である。
【図２３】ナノピンセットユニット取付用治具を使用してアダプタにナノピンセットユニットを取り付けた状態を説明するための図である。
【図２４】ナノピンセットユニットが取り付けられたアダプタ３００の微小試料ハンドリング装置の取り付けを説明するための図である。
【符号の説明】
【００５３】
１：ナノピンセット ２：電源回路
３ａ，３ｂ：アーム ４ａ，４ｂ：静電アクチュエータ
５ａ，５ｂ：固定電極 ６ａ，６ｂ：可動電極
７ａ，７ｂ：支持部 ８ａ，８ｂ：連結部
９ａ，９ｂ：アーム支持部 １０：台座
１１：ナノピンセットユニット ３０：ホルダ
３２：プリント配線 ４０：ケーブル
５０：ナノピンセット装置 ５１，５２：樹脂
６０：ナノピンセットユニット取付用治具
６１，６２，９１，３０３：ねじ ６３：リング
７０：本体部 ７１：ガイド突起部
７１ａ：傾斜面 ７２：ガイド溝
８０：固定板 ８１：押さえ部
９０：ナノピンセットユニット受け渡しホルダ
９１：第１凹部 ９２：第２凹部
１００：ＳＯＩウエハ １０１：ベース層
１０２：絶縁層 １０３：シリコン層
２００：コントローラ ３００：アダプタ
３０１：割りピン ３０２：取付部
４００：支持アーム Ｒ１〜Ｒ６：チップ抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉自在な一対のアームと、
前記一対のアームを開閉駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータに所定の駆動信号を出力するための配線を形成した平板状のホルダと、
前記ホルダの配線と前記駆動信号を制御する制御装置とを接続するためのケーブルとを備えたナノピンセットユニットを所定の装置に取り付けるために使用するナノピンセットユニット取付用治具であって、
前記ナノピンセットユニットを載置して前記アームを保護する本体部と、
前記載置したナノピンセットユニットのホルダを押さえて前記ナノピンセットユニットを固定する固定板とを備えることを特徴とするナノピンセットユニット取付用治具。
【請求項２】
請求項１に記載のナノピンセットユニット取付用治具において、
前記本体部は平板状であり、前記本体部には、前記ナノピンセットユニットのホルダを載置し、前記ナノピンセットユニットのホルダの厚みと略同じ深さを有する溝が設けられ、
前記固定板は、ばね性を有し、そして前記ホルダを押さえる押さえ部を備え、
前記押さえ部は前記固定板のばね性を利用して前記溝の上方に移動、または前記溝の上方から退避することを特徴とするナノピンセットユニット取付用治具。
【請求項３】
請求項１に記載のナノピンセットユニット取付用治具において、
前記本体部には２つの突起部が設けられ、
前記２つの突起部の内面間の幅は前記所定の装置に前記ナノピンセットユニットを取り付ける取付部の幅と略同一であることを特徴とするナノピンセットユニット取付用治具。
【請求項４】
請求項３に記載のナノピンセットユニット取付用治具において、
前記突起部に傾斜面を備えることを特徴とするナノピンセットユニット取付用治具。
【請求項５】
複数のナノピンセットユニットが取り付けられ、
請求項３または４に記載のナノピンセットユニット取付用治具を使用して、前記ナノピンセットユニットを取り外すナノピンセットユニット受け渡しホルダであって、
前記ナノピンセットユニット受け渡しホルダには、第１の凹部が形成され、
前記第１の凹部の奥部に前記ナノピンセットユニットが取り付けられており、
前記第１の凹部の幅は前記ナノピンセットユニット取付用治具の幅より広いことを特徴とするナノピンセットユニット受け渡しホルダ。
【請求項６】
請求項５に記載のナノピンセットユニット受け渡しホルダにおいて、
前記第１の凹部の奥部に前記第２の凹部が形成され、
前記第２の凹部の奥部に前記ナノピンセットユニットが取り付けられており、
前記第２の凹部の幅は前記ナノピンセットユニット取付用治具の本体部に設けられた２つの突起部の外側間の幅と略同一であることを特徴とするナノピンセットユニット受け渡しホルダ。
【請求項７】
微小試料を把持するナノピンセットユニットであって、ナノピンセットユニット受け渡しホルダに固定されているナノピンセットユニットを、そのナノピンセットユニットを使用する装置へ装着する際に使用されるナノピンセットユニット取付用治具において、
前記ナノピンセットユニット受け渡しホルダから突設するナノピンセットユニットを載置する載置部と、
前記載置部に載置されたナノピンセットユニットを固定する固定部とを備えることを特徴とするナノピンセットユニット取付用治具。
【請求項８】
請求項１のナノピンセットユニット取付用治具を使用してナノピンセットユニットを取り付ける方法であって、前記ナノピンセットユニット受け渡しホルダに固定されているナノピンセットユニットを、ナノピンセットユニットを使用する装置へ取り付ける方法において、
前記ナノピンセットユニット受け渡しホルダから突設するナノピンセットユニットを前記載置部へ載置させ、
前記載置部に載置されたナノピンセットユニットを前記載置部に固定し、
前記載置部に固定されている前記ナノピンセットユニットを前記ナノピンセットユニット受け渡しホルダから取り外し、
前記載置部に固定されている前記ナノピンセットを前記装置に装着し、
前記治具を前記ナノピンセットユニットから取り外すことを特徴とするナノピンセットユニットの取付方法。
【請求項９】
請求項１のナノピンセットユニット取付用治具を使用してナノピンセットユニットを取り付ける方法であって、前記ナノピンセットユニット受け渡しホルダに固定されているナノピンセットユニットを、ナノピンセットユニットを使用する装置のアダプタに取り付ける方法において、
前記ナノピンセットユニット受け渡しホルダから突設するナノピンセットユニットを前記載置部へ載置させ、
前記載置部に載置されたナノピンセットユニットを前記載置部に固定し、
前記載置部に固定されている前記ナノピンセットユニットを前記ナノピンセットユニット受け渡しホルダから取り外し、
前記載置部に固定されている前記ナノピンセットユニットに前記アダプタを取り付け、
前記ナノピンセットユニットを前記載置部から取り外すことを特徴とするナノピンセットユニットの取付方法。
【請求項１】
開閉自在な一対のアームと、
前記一対のアームを開閉駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータに所定の駆動信号を出力するための配線を形成した平板状のホルダと、
前記ホルダの配線と前記駆動信号を制御する制御装置とを接続するためのケーブルとを備えたナノピンセットユニットを所定の装置に取り付けるために使用するナノピンセットユニット取付用治具であって、
前記ナノピンセットユニットを載置して前記アームを保護する本体部と、
前記載置したナノピンセットユニットのホルダを押さえて前記ナノピンセットユニットを固定する固定板とを備えることを特徴とするナノピンセットユニット取付用治具。
【請求項２】
請求項１に記載のナノピンセットユニット取付用治具において、
前記本体部は平板状であり、前記本体部には、前記ナノピンセットユニットのホルダを載置し、前記ナノピンセットユニットのホルダの厚みと略同じ深さを有する溝が設けられ、
前記固定板は、ばね性を有し、そして前記ホルダを押さえる押さえ部を備え、
前記押さえ部は前記固定板のばね性を利用して前記溝の上方に移動、または前記溝の上方から退避することを特徴とするナノピンセットユニット取付用治具。
【請求項３】
請求項１に記載のナノピンセットユニット取付用治具において、
前記本体部には２つの突起部が設けられ、
前記２つの突起部の内面間の幅は前記所定の装置に前記ナノピンセットユニットを取り付ける取付部の幅と略同一であることを特徴とするナノピンセットユニット取付用治具。
【請求項４】
請求項３に記載のナノピンセットユニット取付用治具において、
前記突起部に傾斜面を備えることを特徴とするナノピンセットユニット取付用治具。
【請求項５】
複数のナノピンセットユニットが取り付けられ、
請求項３または４に記載のナノピンセットユニット取付用治具を使用して、前記ナノピンセットユニットを取り外すナノピンセットユニット受け渡しホルダであって、
前記ナノピンセットユニット受け渡しホルダには、第１の凹部が形成され、
前記第１の凹部の奥部に前記ナノピンセットユニットが取り付けられており、
前記第１の凹部の幅は前記ナノピンセットユニット取付用治具の幅より広いことを特徴とするナノピンセットユニット受け渡しホルダ。
【請求項６】
請求項５に記載のナノピンセットユニット受け渡しホルダにおいて、
前記第１の凹部の奥部に前記第２の凹部が形成され、
前記第２の凹部の奥部に前記ナノピンセットユニットが取り付けられており、
前記第２の凹部の幅は前記ナノピンセットユニット取付用治具の本体部に設けられた２つの突起部の外側間の幅と略同一であることを特徴とするナノピンセットユニット受け渡しホルダ。
【請求項７】
微小試料を把持するナノピンセットユニットであって、ナノピンセットユニット受け渡しホルダに固定されているナノピンセットユニットを、そのナノピンセットユニットを使用する装置へ装着する際に使用されるナノピンセットユニット取付用治具において、
前記ナノピンセットユニット受け渡しホルダから突設するナノピンセットユニットを載置する載置部と、
前記載置部に載置されたナノピンセットユニットを固定する固定部とを備えることを特徴とするナノピンセットユニット取付用治具。
【請求項８】
請求項１のナノピンセットユニット取付用治具を使用してナノピンセットユニットを取り付ける方法であって、前記ナノピンセットユニット受け渡しホルダに固定されているナノピンセットユニットを、ナノピンセットユニットを使用する装置へ取り付ける方法において、
前記ナノピンセットユニット受け渡しホルダから突設するナノピンセットユニットを前記載置部へ載置させ、
前記載置部に載置されたナノピンセットユニットを前記載置部に固定し、
前記載置部に固定されている前記ナノピンセットユニットを前記ナノピンセットユニット受け渡しホルダから取り外し、
前記載置部に固定されている前記ナノピンセットを前記装置に装着し、
前記治具を前記ナノピンセットユニットから取り外すことを特徴とするナノピンセットユニットの取付方法。
【請求項９】
請求項１のナノピンセットユニット取付用治具を使用してナノピンセットユニットを取り付ける方法であって、前記ナノピンセットユニット受け渡しホルダに固定されているナノピンセットユニットを、ナノピンセットユニットを使用する装置のアダプタに取り付ける方法において、
前記ナノピンセットユニット受け渡しホルダから突設するナノピンセットユニットを前記載置部へ載置させ、
前記載置部に載置されたナノピンセットユニットを前記載置部に固定し、
前記載置部に固定されている前記ナノピンセットユニットを前記ナノピンセットユニット受け渡しホルダから取り外し、
前記載置部に固定されている前記ナノピンセットユニットに前記アダプタを取り付け、
前記ナノピンセットユニットを前記載置部から取り外すことを特徴とするナノピンセットユニットの取付方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２００７−６９３２２（Ｐ２００７−６９３２２Ａ）
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２６０４５４（Ｐ２００５−２６０４５４）
【出願日】平成１７年９月８日（２００５．９．８）
【出願人】（３９００２２４７１）アオイ電子株式会社 (85)
【公開日】平成１９年３月２２日（２００７．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月８日（２００５．９．８）
【出願人】（３９００２２４７１）アオイ電子株式会社 (85)
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