JP2003201970A

JP2003201970A - 微量吐出装置

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Publication number: JP2003201970A
Application number: JP2002036044A
Authority: JP
Inventors: Minoru Nakamura; 稔中村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-01-07
Filing date: 2002-01-07
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、電子部品等の部品の接着や、化学
薬品等の分析、研究での微量μｌ以下の吐出に適する微
量吐出装置を提供することを課題とする。【解決手段】一端側が封止され、他端側が吐出口と成
る所望の液の充填された長尺状の毛細管と、該毛細管を
押圧しぼりする押圧移動体とから構成されていることで
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、電子部
品、光ファイバー等の部品の接着、又は化学薬品、医薬
品等の分析、研究等で液体の微量吐出に適する微量吐出
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】近年、電子部品、光ファイバ
ーの分野においては、使用される部品の大きさが０．３
ｍｍ角程度まで小さくなった。これら部品を接着固定す
る場合、使用される導電接着剤は０．１ｍｍ角×０．０
１ｍｍ厚さ程度が要求される。これは、０．１×０．１
×０．０１＝０．１ナノリットルという微量の接着剤で
ある。また、バイオテクノロジー、化学薬品、医療、及
び医薬品等の分野においては、高価な試薬や血液を扱う
ために、又化学反応の観察、ガス液体の分析においては
微量の液体を正確にコントロールすることが要求され
る。さらに、マイクロマシンテクノロジーにおいては、
微小部品の組立用接着剤、潤滑剤の塗布において微量の
液体を正確に塗布することが要求される。

【０００３】上記の微量を吐出する方法（体積計量方式
の吐出方法）としては、注射器の内筒径を非常に小さく
したものが使用されている。しかしながら、注射器の内
径は０．３ｍｍ程度が限度（注射器の加工方法、シール
方法、ピストンの曲り性等の限界）であるために、上記
のような０．１ナノリットル量の場合に適用できなく、
さらに、液が使用毎にシリンジ内面、ピストンと接触す
るために、そのつど注射器を洗浄の必要がある他、注射
器が汚染されるこという欠点があった。

【０００４】そこで、他の方法としてチュービンクポン
プが使用されている。このチュービンクポンプの構成
は、一端を吐出口とした長尺チューブと、該長尺チュー
ブの他端の設けられた液タンク、長尺チューブの中央部
を押圧状にしごくためのローラーとからなり、チューブ
中央部をローラーでしごくことで液をチューブより吐出
するとともに、チューブの弾性による復元力で液をタン
クから吸入することで、連続して液を吐出することでき
る。

【０００５】この際、被塗付材にはチューブの外径にほ
ぼ相似する大きさの液体厚を吐出するために、チューブ
の吐出口（ノズル）の外径は出来るだて細くし先端の肉
厚を細くする方法が取られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
チュービンクポンプの使用は、下記のような欠点があっ
た。

【０００７】即ち、連続して使用することによりチュー
ブの弾性による復元力が除々に弱くなり、チューブが変
形するために、液体の吐出量の精度が悪くなるという問
題点があった。

【０００８】また、中、高粘度の液の場合、チューブに
よって液をタンクから吸入することができず、微量の吐
出には適さないという欠点があった。

【０００９】さらに、チューブの吐出口（ノズル）が、
細いと製作及び取扱が困難になる他、液体の流れ抵抗が
大きく（銀ペースト、ハンダペースト等）なると液体の
吐出が困難になることがあるという問題点があった。

【００１０】そこで、本発明はこれらの欠点がなく、微
量の液体をコントロールして吐出することのできる微量
吐出装置を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は上記課題
を解決するために、請求項１に記載のように、電子部
品、バイオテクノロジー等の組立時に微量に使用する接
着剤等の液体の吐出、又は化学薬品、医薬品等の分析、
研究等での微量の吐出装置であって、一端側が封止さ
れ、他端側が吐出口と成る所望の液の充填された長尺状
の毛細管と、該毛細管を押圧しぼりする押圧移動体とか
ら構成されていることを特徴とする。

【００１２】また、請求項２に記載のように、毛細管の
吐出量が、μｌ以下で正確にコントロールして吐出する
ことである。

【００１３】

【作用】本発明は、電子部品、バイオテクノロジー等の
組立時に微量に使用する接着剤等の液体の吐出、又は化
学薬品、医薬品等の分析、研究等での微量の吐出、例え
ばワンショット０．１ナノリットルの微量の液体を吐出
する際、溝の設けられた基台に設けられ、且つ一端側が
封止され他端側が吐出口とされ、液の充填された長尺状
の毛細管を、押圧移動体の外周縁部で所定の位置を押圧
しながら（押圧移動体の外周と溝底面とで毛細管を押し
つぶし）転動することで、押圧体の移動量×毛細管の断
面積分の体積の液が吐出口より吐出することとなる。

【００１４】従って、例えば、ワンショット０．１ナノ
リットルの場合、１万ショットしてもその総量は０．０
０１ｃｃにすぎないために、内径０．２ｍｍの毛細管に
充填するとその長さは３０ｍｍにすぎない。該３０ｍｍ
の毛細管を１万分割すると、ワンショット０．０３ｍｍ
長さに相当する。この毛細管の一端を封止し、他端を吐
出口とし、０．０３ｍｍ長さから毛細管を正確にコント
ロールすることにより吐出量をコントロールすることが
できることとなる。

【００１５】また、毛細管の吐出口を、３０〜６０°角
に切断することにより吐出口の先端部より微量（毛細管
の直径の１／２〜１／３程度）の液体が被塗付面に適切
に吐出することができる。

【００１６】これにより、自在に所望の液を微量単位で
吐出することができることとなる。また、液が毛細管に
最初から充填されているためにあらゆる液に対して対応
することが可能となる。

【００１７】

【実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に沿って
説明する。図１は、本発明の液体の微量吐出装置の一実
施例を示す概略側面図であり、図２は液体の微量吐出装
置を示す概略正面図であり、図３（イ）、（ロ）はチュ
ーブの吐出口を示す概略平面図である。

【００１８】本発明の液体の微量吐出装置１は、略Ｖ字
状の溝３が長尺方向の略中央部に沿って穿設された長方
形板状の基台２と、該溝３に設けられ、液の充填された
毛細管としてのチューブ５と、溝３に沿って走行（平行
移動）し、該チューブ５を押圧しぼりする押圧移動体６
と、該押圧移動体６の基台２に沿っての移動量を正確に
行うための調整用移動台８とから構成されている。

【００１９】前記チューブ５は内径０．２ｍｍでその長
さは３０ｍｍで、且つ一端側が封止４ａされ、他端側は
吐出口４ｂとなるべく形成されている。そしてその両端
側が前記基台２に固定されている。尚、チューブ５の吐
出口４ｂは引き伸ばし（図３（イ））又はプレス加工
（図３（ロ））にして除々に細くておくとチューブ５と
ノズルの一体化ができることとなる。従って、チューブ
５とノズルの継ぎ目がないので充填された液体がスムー
ズに吐出されることとなる。

【００２０】前記押圧移動体６は、基台２の両側に設け
られたローラー保持具７ａと、ローラー保持具７ａの水
平方向に形成され、先端側（奥側）に下方方向の凹部が
設けられた案内溝７ｂに設けられ、且つローラー保持具
７ａの垂直方向に設けられた一対の押圧クランプ７ｃ、
７ｃによりクランプされた支軸９と、支軸９に設けられ
た回転用ローラー１０とから構成されている。尚、前記
押圧クランプ７ｃ、７ｃにて支軸９をクランプするとロ
ーラー１０外周が基台２の溝３にチューブ５を押しつけ
チューブ５内を閉止する。尚、押圧移動体６は、直動ス
ライダ２ａ内を直動する様にガイドされている。

【００２１】前記溝３とローラー１０との先端側との隙
間は、チューブ５の肉厚断面積と同距離に位置決めす
る。これにより、チューブ５を過剰に押しつぶすことが
ないので、チューブ５が伸びたり破損することがない。

【００２２】本発明の液体の微量吐出装置１は、上記よ
うな構成よりなり、次に該微量吐出装置１を使用して微
量の液体を吐出する場合について説明する。

【００２３】先ず、接着剤等の所望の液体の充填された
チューブ５を基台２の溝３に沿って取り付ける。そして
押圧移動体６を基台２に取り付ける。この状態でチュー
ブ５の吐出口４ｂを電子部品等の固定部分に設ける。

【００２４】その後、調整用移動台８を移動することで
ローラー保持具７ａを移動する。これにより、ローラー
保持具７ａに設けられたローラー１０が回転移動し、該
ローラー１０の外周と基台２の溝３の底面とにより、チ
ューブ５の内径を完全に閉じるように押圧しぼりされる
こととなる。

【００２５】そして、チューブ５の吐出口４ｂより、
「移動量×チューブ５の断面積」分の体積の液体が吐出
されることとなる。これにより、ナノリットル単位の微
量吐出が容易に得られることとなる。尚、調整用移動台
８による移動量は、現有技術（ボールネジ送り、圧電ア
クチエーター、リニヤステップスライダ等）で、０．１
μｍがコントロールできる。

【００２６】また、接着部はチューブ５の内面なので磨
耗粉等のゴミが混入することがなく、さらにチューブ５
内は負厚にならないので、気泡が発生することがない。

【００２７】また、チューブ５内径を限りなく毛細管に
することにより、ナノリットル、ピコリットル単位の微
量吐出が可能となる他、チューブ５は細いので吐出口４
ｂは他の部材（別体のノズル）を取り付けることなく、
そのままノズルにできる。

【００２８】尚、上記実施例においてはチューブ５は、
予め液体が充填された状態としてのみ説明したが、本発
明に使用するチューブ５は、微量吐出装置１に適応する
長さに切断し、内部に液を充填した後、両端を封止して
提供するもので、使用時は、チューブ５の一端側を開放
（切断、封止具の除去）することにより吐出口４ｂとす
る。このため、例えば、液の製造者がチューブ５に液体
を充填して販売するとき、最終使用者がチューブ５の一
端を開放するまで、チューブ５内の液体は外気にさらさ
れないので清浄をたもつことができる。また、液体の充
填されたチューブ５をそのまま微量吐出装置１にセッチ
ングできるので、安価、取柄が容易である。さらに、チ
ューブ５は、図４に示すように、両端側を台紙等で封止
し、一端側近傍にくびれ部５ａを設けることで、該くび
れ部５ａを切断することで容易に細いノズルを形成する
ことができる。

【００２９】又、上記実施例においては、チューブ５の
材質には記載していないが、チューブ５の材質としてＰ
ＴＦＥ、ＰＦＡ、ポリアミドなどがあるが、ポリアミド
は強度、耐事品性があり、ＵＶ光線の遮光性い、透明
度、内外径の寸法精度等も良好で安価でもあり使用に最
適である。

【００３０】さらに、上記実施例では、チューブ５の封
止に関しても、特に記載していないが、チューブ５の封
止具としては、例えば、図５（イ）、（ロ）、（ハ）の
ような構成のものが考えられる。同図（イ）は、チュー
ブ５を筒体２０の中央部２１に差し込みクランプネジ２
２を回してネジ端でチューブ５を抑えて封止する方法で
ある。同図（ロ）は、テーパー状の穴２３が形成され、
直線状のスリット２４の形成された筒体２５のスリット
２４にチューブ５を挿入し、プラグ２６を穴２３に差し
込むことで、チューブ５をおしつぶして封止する。尚、
テーパー状の穴２３を上記実施例の基台２の端に穿設す
ることによりプラグ２６のみでチューブ５を封止するこ
とができる。同図（ハ）は、二つ折りにする折り目２７
が設けられ、接着剤の設けられた円形の封止具２８の、
折り目２７と直角に交差する方向にチューブ５をあてが
い、封止具２８を折り目２７に沿って二つ折りすること
により封止することができる等が考えられる。

【００３１】また、上記実施例では、特に限定していな
いが、例えば、チューブ５の吐出口４ｂは、図６（イ）
に示すように先端側の角度Ｒ約４５°（３０〜６０°
間）に切断することにより、吐出口４ｂ（ノズル）の直
径の１／２〜１／３の量を吐出し、また同図（ロ）に示
すように先端側をさらに細く形成することで吐出量を制
御し塗付することができる。

【００３２】又、上記実施例では、押圧移動体６を基台
２に沿って移動すべく構成したが、本発明の押圧移動体
６はこれに限定されるものでなく、例えば、図７に示す
ように、軸方向に穴３１の貫通されたドラム３０と、チ
ューブ５を閉止する閉止ネジ３３と、チューブ５にネジ
込む押さえネジ３２とから構成し、チューブ５をドラム
３０の穴３１に挿入し、閉止ネジ３３でチューブ５を閉
止し、押さえネジ３２をネジ込むとチューブ５の吐出口
４ｂ（ノズル）より液体が吐出される。その後、押さえ
ネジ３２を戻し、ドラム３０を少しずらし、閉止ネジで
チューブを再度閉止し、再び押さネジ３２をネジ込むと
連続して液体が吐出すべく構成することも可能である。

【００３３】さらに、上記実施例での微量吐出装置１の
構成を簡易にした図８に示すような微量吐出装置１も本
発明に属するものである。即ち、ヘッドブラケット４０
に直進マイクロメーターヘッド４１を設置し、先端をド
ラム４２に固定する。ガイドバー４３は溝４４を軸方向
に設ける。ドラム４２はガイドバー４３上で慴動する。
溝４４にチューブ５を押入れ、両端側をチューブクラン
プ４５、４６で固定し、押さえネジ４７でチューブ５を
押さえ込む。そして、マイクロメーターヘッド４１を回
転さすとドラム４２を一方に押しやる。押さえネジ４７
はチューブ５を押圧しごき、液体をチャーブ５の吐出口
４ｂ（ノズル）より吐出すべく構成することも可能であ
る。

【００３４】さらに、微量吐出装置１の構成を簡易にし
た他の装置として、例えば図９に示すように、ＸＹＺロ
ボットのＺ軸にチューブ５の吐出口４ｂ（ノズル）を設
置するノズル保持部５０と、チューブ５の外径に固定す
るチューブストッパー５１と、チューブ５の他方側を設
けたチューブ保持基台５２と、チューブ保持基台５２に
設けられチューブ５を押圧しごくためのにローラー５３
とから構成され、チューブ５の緩み部５５は、吐出口４
ｂ（ノズル）を下方へ押しやる作用をする。吐出口４ｂ
（ノズル）はノズル保持部５０内を上下に慴動し、チュ
ーブストッパー５１がノズル保持部５０に当たりそれ以
上下がらない。Ｚ軸が下がると吐出口４ｂ（ノズル）の
先端は塗付面に当たる。Ｚ軸がそれ以上下がっても吐出
口４ｂ（ノズル）はノズル保持部５０内をすべりチュー
ブ５の緩み部５５で下方へ押しやる力のみで塗付面へ接
触する。これにより、チューブ５より微量の液体が送り
出されると、塗付面に微量の液が塗布される。Ｚ軸を上
げて次の塗付を待つ。Ｚ軸を上げずに、微量の液を連続
に吐出しながら、吐出口４ｂ（ノズル）を水平方向に移
動さすと吐出口４ｂ（ノズル）より細い線が描画でき
る。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明による微量吐出装
置によれば、従来に比し正確な微量（ナンリットル単位
の微量吐出）が容易に得られるという顕著な効果を得る
ことができるという利点がある。

【００３６】また、チューブ内に予め液体を充填してあ
るために、粉末等のゴミが混入しないし、チューブ内径
をかざりなく細径にすることにより、ナンリットル、ピ
コリットル単位の微量吐出が可能となるという効果があ
る。

【００３７】さらに、チューブの吐出口（ノズル）を斜
めに切断することで、被塗付面への微量な液体を吐出す
ることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の液体の微量吐出装置の一実施例を
示す概略側面図である。

【図２】は、液体の微量吐出装置を示す概略正面図であ
る。

【図３】（イ）、（ロ）はチューブの吐出口を示す概略
平面図である。

【図４】は、チューブの他実施例を示す概略平面図であ
る。

【図５】（イ）、（ロ）、（ハ）は、チューブの封止具
の他実施例を示す概略説明図である。

【図６】（イ）、（ロ）は、チューブの他実施例を示す
概略平面図である。

【図７】は、押圧移動体の他実施例を示す概略断面平面
図である。

【図８】は、微量吐出装置の他実施例を示す概略断面平
面図である。

【図９】は、微量吐出装置の他実施例を示す概略断面平
面図である。

【符号の説明】

１…微量吐出装置２…基台５…チューブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子部品、バイオテクノロジー等の組立
時に微量に使用する接着剤等の液体の吐出、又は化学薬
品、医薬品等の分析、研究等での微量の吐出装置であっ
て、一端側が封止され、他端側が吐出口と成る所望の液
の充填された長尺状の毛細管と、該毛細管を押圧しぼり
する押圧移動体とから構成されていることを特徴とする
微量吐出装置。
【請求項２】前記毛細管の吐出量が、μｌ以下で正確
にコントロールして吐出する請求項１に記載の微量吐出
装置。