JP2014167424A - 基板回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シートの状態に依らずに常に最適な条件で針によって基板を打ち抜いて回収する。
【解決手段】導電性を有する複数の基板２と、該複数の基板２が一方の面に接着される絶縁性を有するシート部材３と、複数の基板２を下方に向けてシート部材３を略水平方向に保持するステージ４と、導電性を有するとともにシート部材３を貫通可能な針先８ａを有する複数の針部材８と、ステージ４の上方において、針先８ａを下方に向けて複数の針部材８を保持し、これら複数の針部材８を長手方向に移動させる駆動部１０と、複数の針部材８間の導通を検知する導通検知部６とを備え、複数の針８の針先８ａが、長手方向に交差する略同一平面上において１つの基板２のシート部材３に接着される側の面よりも狭い範囲内に配置され、駆動部１０が、複数の針部材８を互いに絶縁状態に保持する基板回収装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板回収装置に関するものである。

従来、生体組織の切片が貼り付けられた基板を伸展性を有するシートに接着し、シートを表面方向に伸展させることによって基板および切片を分割し、分割された基板をグリップリングによってシートを伸展状態に固定した状態で針によって打ち抜いて回収する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１によれば、基板上の切片に非接触で基板を回収することができる。

国際公開第２０１１／１４９００９号

しかしながら、特許文献１において、グリップリングによって伸展状態に固定されているシートの張力は、グリップリングから離れた位置では比較的小さくなり、グリップリングに近い位置では比較的大きくなる。また、シートの張力は、グリップリングによって伸展状態に固定されてからの時間経過や、その他の条件によっても変化する。したがって、基板を打ち抜くときの針の最適な下降量はその都度異なる。その結果、針がシートに十分に貫通しないために基板がシートから落下しなかったり、針の貫通量が大き過ぎるためにシートに大きな衝撃が加わって周辺の基板も意図せずに落下したりシートに大きな貫通孔が形成されてシートが脆くなるなどの不都合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、シートの状態に依らずに常に最適な条件で針によって基板を打ち抜いて回収することができる基板回収装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、導電性を有する複数の基板と、該複数の基板が一方の面に接着される絶縁性を有するシート部材と、前記複数の基板を下方に向けて前記シート部材を略水平方向に保持するステージと、導電性を有するとともに前記シート部材を貫通可能な針先を有する複数の針部材と、前記ステージの上方において、前記針先を下方に向けて前記複数の針部材を保持し、これら複数の針部材を長手方向に移動させる針移動機構と、前記複数の針部材間の導通を検知する導通検知部とを備え、前記複数の針の前記針先が、前記長手方向に交差する略同一平面上において１つの前記基板の前記シート部材に接着される側の面よりも狭い範囲内に配置され、前記針移動機構が、前記複数の針部材を互いに絶縁状態に保持する基板回収装置を提供する。

本発明によれば、ステージによってシート部材を保持し、基板との間にシート部材を挟んで配置された針部材を移動機構によって下降させて針先をシート部材に貫通させることにより、針先によって押圧された基板がシート部材から分離して落下する。これにより、シート部材に接着されている複数の基板を１個ずつシート部材から回収することができる。

この場合に、シート部材を貫通した複数の針先が基板に接触したときに、導通検知部によって複数の針間の導通が検知される。したがって、このときの針部材の位置を基準にして針部材の下降量を制御することにより、シートの状態に依らずにシートを貫通する針の貫通量を適切に調整することができ、常に最適な条件で針部材によって基板を打ち抜いて回収することができる。

また、本発明は、絶縁性を有する複数の基板と、該複数の基板が一方の面に接着される絶縁性を有するシート部材と、前記複数の基板と前記シート部材との間に設けられた導電層と、前記複数の基板を下方に向けて前記シート部材を略水平方向に保持するステージと、導電性を有するとともに前記シート部材を貫通可能な針先を有する複数の針部材と、前記ステージの上方において、前記針先を下方に向けて前記複数の針部材を保持し、これら複数の針部材を長手方向に移動させる針移動機構と、前記複数の針部材間の導通を検知する導通検知部とを備え、前記複数の針の前記針先が、前記長手方向に交差する略同一平面上において１つの前記基板の前記シート部材に接着される側の面よりも狭い範囲内に配置され、前記針移動機構が、前記複数の針部材を互いに絶縁状態に保持する基板回収装置を提供する。

本発明によれば、シート部材を貫通した複数の針先が基板に接触するのとほぼ同時に、導通検知部によって複数の針間の導通が検知される。したがって、このときの針部材の位置を基準にして針部材の下降量を制御することにより、シートの状態に依らずにシートを貫通する針の貫通量を適切に調整することができ、常に最適な条件で針部材によって基板を打ち抜いて回収することができる。

上記発明においては、前記導電層が、前記基板の前記シート部材に接着される側の面上に設けられている、または、前記シート部材の前記基板が接着される側の面上に設けられていてもよい。
このようにすることで、導電層を基板またはシート部材と一体の構造とし、簡易な構成とすることができる。

また、上記発明においては、前記基板、前記シート部材および前記導電層が、可視光に対して透明であってもよい。
このようにすることで、基板または該基板の表面に設けられた生体組織の切片などの試料を、正立型光学顕微鏡などによってシート部材側からも鮮明に観察することができる。

また、上記発明においては、前記複数の針部材の周囲に設けられ、前記ステージに保持された前記シート部材に対向する面に吸引口を有する吸引ヘッドと、該吸引ヘッドを前記長手方向に移動させるヘッド移動機構とを備えていてもよい。
このようにすることで、回収すべき基板の周囲においてシート部材の一部を吸引口によって吸引して位置を固定することにより、回収すべき基板を含む範囲のシート部材に働く張力が安定する。これにより、シート部材の弛みの有無に依らずに移動機構による針部材の下降量を安定させることができる。

本発明によれば、シートの状態に依らずに常に最適な条件で針によって基板を打ち抜いて回収することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る基板回収装置の全体構成図である。 図１の基板回収装置に適用されるシートおよび基板を示す平面図である。 グリップリングによって固定されたシートを示す図である。 図１の基板回収装置が備える針の配置の一例を示す図である。 図１の基板回収装置が備える針の配置のもう１つの例を示す図である。 図１の基板回収装置の動作を説明する部分的な構成図である。 図１の基板回収装置の動作を説明する部分的な構成図である。 図１の基板回収装置の第１の変形例の全体構成図である。 図８の基板回収装置の動作を説明する部分的な構成図である。 図８の基板回収装置の動作を説明する部分的な構成図である。 図１の基板回収装置の第２の変形例の全体構成図である。 図１１の基板回収装置の動作を説明する部分的な構成図である。 図１１の基板回収装置の動作を説明する部分的な構成図である。 図１の基板回収装置の第３の変形例の全体構成図である。 図１４の基板回収装置の動作を説明する部分的な構成図である。 図１４の基板回収装置の動作を説明する部分的な構成図である。 図１４の基板回収装置の動作を説明する部分的な構成図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る基板回収装置１について図１から図７を参照して説明する。
本実施形態に係る基板回収装置１は、図１に示されるように、基板２と、該基板２が接着されるシート（シート部材）３と、該シート３を略水平に支持するステージ４と、基板２をシート３側から打ち抜く複数の針（針部材）８を有する針移動機構５と、複数の針８間の導通を検知する導通検知部６と、ステージ４の下方に配置された回収部７とを備えている。

基板２は、導電性材料からなる。導電性材料は、回収した基板２の用途に影響を与えない材料であればよく、例えば、アルミなどの金属、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの金属酸化物、または、適切なドーピング濃度を有するシリコンなどの半導体などが用いられる。

基板２は、図２に示されるように、絶縁性を有するシート３の一方の面上に隙間を空けて複数配列され、接着剤によってシート３に接着されている。接着剤は、アクリル系の紫外線剥離型接着剤であり、基板２とシート３との間の接着面にシート３側から紫外線を照射することによって、基板２とシート３との間の接着力を低下させて基板２をシート３から容易に剥離することができる。各基板２の、シート３とは反対側の面には、生体組織から切り出された切片Ｘの断片Ｘ’が貼り付けられている。

このような基板２は、一例として、次の方法によって作成することができる。まず、厚さ５００μｍのアルミ板を、シート３としての伸縮可能なダイシングテープ（ＵＥ−１１１ＡＪ、日東電工社製）に接着した後、該アルミ板を、厚さ０．０８ｍｍのブレードを有するダイシングソーによって０．５ｍｍピッチで裁断する。これにより、約０．４２ｍｍ四方の基板２を得られる。

次に、裁断されたアルミ板の、ダイシングテープとは反対側の面に、クリオスタット（ＨＹＲＡＸ Ｃ５０、ツァイス社製）を用いて数μｍ〜数十μｍの厚さに薄切した切片Ｘを貼り付ける。次に、半導体ウエハ用のエキスパンダを用いて、ダイシングテープを表面方向に伸展することによって、基板２間の隙間を拡大する。このときに、基板２間の隙間の拡大に伴って、切片Ｘが、各基板２の輪郭に沿って複数の断片Ｘ’に分割される。次に、伸展状態のダイシングテープを、図３に示されるように、グリップリング１１によって固定する。

基板２の形状および寸法は、回収した基板２の用途に応じて適宜設計可能である。本実施形態のように、基板２と共に生体組織の断片Ｘ’を回収してこの断片Ｘ’を遺伝子解析する場合には、操作性の観点から、基板２は、１ｍｍ以下の厚さ寸法と５ｍｍ以下の辺寸法とを有する矩形状であることが好ましい。

ステージ４は、中央部に鉛直方向に貫通する窓４ａを有し、基板２を下側に向けて、かつ、基板２が窓４ａに位置するように、グリップリング１１によって伸展状態に固定されているシート３の周縁部を保持するようになっている。なお、図１において、グリップリング１１は図示が省略されている。

針移動機構５は、先端の針先８ａを略鉛直下方に向けて複数の針８を保持するホルダ９と、該ホルダ９を少なくとも略鉛直方向に移動させる駆動部１０とを備えている。

ホルダ９は、複数の針先８ａが、基板２の、シート３に接着している面よりも狭い範囲内において同一平面上に配置されるように、複数の針８を保持している。これら複数の針８は、導電性材料から構成されている。一方、ホルダ９は、絶縁性材料から構成され、複数の針８同士を絶縁状態で保持している。

針８の数は、少なくとも２本以上であればよい。基板２全体に均一に押圧力を作用させることができるように、針先８ａが同一直線上に配置されない３本以上の針８が備えられていることが好ましい。さらに、図４に示されるように、基板２の４隅および略中心に、もしくは、図５に示されるように、基板２の４辺の略中央および略中心に、針先８ａが接触するように、５本の針８が備えられていてもよい。

駆動部１０は、針先８ａがシート３よりも上方に配置される位置と、針先８ａがステージ４に保持されたシート３よりも下方に配置される位置との間でホルダ９を下降および上昇させる。このときに、駆動部１０は、ホルダ９の下降動作中において、導通検知部６から導通検知信号（後述）を受け取ると、その導通検知信号を受け取ったときの位置よりも所定の距離だけホルダ９さらに下降させるようになっている。

導通検知部６は、駆動部１０の作動中に、複数の針８間に電圧を印加してこれら複数の針８間の導通の有無をモニタし、複数の針８間の導通を検知した場合に、導通検知信号を駆動部１０に送信するようになっている。
回収部７は、例えば、ＰＣＲチューブのような回収容器からなる。

次に、このように構成された基板回収装置１の作用について説明する。
本実施形態に係る基板回収装置１を用いてシート３から基板２を回収するには、針先８ａの略鉛直下方に所望の基板２が配置されるように、針８とステージ４との水平方向の相対位置を調整する。この位置調整は、例えば、図示しない光学顕微鏡によって針先８ａと基板２とを観察しながら、ステージ４またはホルダ９を略水平方向に移動させることによって行われる。次に、少なくとも所望の基板２に対してシート３側から紫外線を照射することによって、所望の基板２とシート３との間の接着力を低下させる。

次に、駆動部１０によってホルダ９を略鉛直下方に下降させる。複数の針先８ａは、図６に示されるように、弛みや弾性を有するシート３を押し下げてから該シート３を貫通し、複数の針先８ａが基板２に接触したときに導通検知部６によって複数の針８間の導通が検知される。この後、図７に示されるように、導通が検知されたときの位置から所定の距離だけ針８がさらに下降する。これにより、基板２が針先８ａによってシート３から押し剥がされて落下し、基板２に貼り付いている生体組織の断片Ｘ’を非接触で回収部７に回収することができる。

ここで、グリップリング１１によって伸展状態に固定されているシート３に働く張力は、グリップリング１１からの距離に依存して異なる。すなわち、グリップリング１１に比較的近い位置においては、シート３の張力が比較的強く、針先８ａによってシート３が押圧されたときにシート３がほとんど伸びることなく針先８ａがシート３を貫通する。一方、グリップリング１１から比較的遠い位置においては、シート３の張力が比較的弱く、針先８ａによってシート３が押圧されたときにシート３が十分に伸びてから針先８ａがシート３を貫通する。このように、針先８ａがシート３に接触してから貫通するまでの針８の下降量が、シート３上の基板２の位置に応じて異なる。

本実施形態によれば、複数の針先８ａがシート３を貫通して基板２に接触したことを針８間の導通に基づいて検知し、接触が検知された位置から所定の距離だけ針８をさらに下降させる。これにより、シート３の張力の大きさに依らずに、針８を最適な所定の量だけ確実にシート３に貫通させ、基板２を最適な条件で確実に打ち抜いて回収することができるという利点がある。また、針８の貫通量を必要十分な量に制御することによって、シート３に与える衝撃およびシート３に形成される貫通孔の径が最小限で済む。したがって、周辺の基板２が意図せずに落下したり、シート３が脆くなったりする不都合を防止することができるという利点がある。

次に、本実施形態に係る基板回収装置１の変形例について説明する。
（第１の変形例）
本実施形態の第１の変形例に係る基板回収装置１０１は、図８に示されるように、基板２が、絶縁性材料からなり、基板２のシート３と接着される側の面を被覆する導電層１２を備えている点において、基板回収装置１と異なる。

基板２の材料は、ガラスまたは合成石英のような、可視光に対して透明な材料であることが好ましい。
導電層１２は、スパッタ法などの成膜方法を用いて形成される。導電層１２の材料は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）またはＺｎＯのような、可視光に対して透明な材料であることが好ましい。導電層１２の厚さは、針先８ａとの接触時に安定して電流が流れる厚さであればよく、例えば、数１００ｎｍ程度である。導電層１２は、スパッタ法などで形成された膜に代えて、基板２に貼り付けられた導電性を有するフィルムから構成されていてもよい。

本変形例に係る基板回収装置１によれば、図９に示されるように、複数の針先８ａがシート３を貫通して導電層１２に接触したときに、導通検知部６によって複数の針８間の導通が検知される。この後、図１０に示されるように、導通が検知されたときの位置から、所定の距離だけ針８がさらに下降する。本変形例の効果は、上述した基板回収装置１と同様であるので省略する。

（第２の変形例）
本実施形態の第２の変形例に係る基板回収装置１０２は、図１１に示されるように、基板２が、絶縁性材料からなり、シート３の基板２と接着される側の面を被覆する導電層１２を備えている点において、基板回収装置１と異なる。

基板２の材料は、ガラスまたは合成石英のような、可視光に対して透明な材料であることが好ましい。
シート３は、導電層１２の形成が容易な絶縁性材料からなり、例えば、厚さ０．１ｍｍのＰＶＣ（ポリ塩化ビニール）シートが用いられる。導電層１２は、シート３の一方の面に、スパッタ法などの成膜方法を用いて形成される。導電層１２の材料は、ＩＴＯまたはＺｎＯであることが好ましく、導電層１２の厚さは、針先８ａが容易に貫通するように十分に薄く、例えば、数十ｎｍである。この導電層１２の、シート３とは反対側の面には、アクリル系の紫外線剥離型接着剤が塗布されている。

本変形例に係る基板回収装置１によれば、図１２に示されるように、複数の針先８ａがシート３を貫通するのとほぼ同時に導電層１２も貫通し、針先８ａが基板２に接触するのとほぼ同時に導通検知部６によって複数の針８間の導通が検知される。この後、図１３に示されるように、導通が検知されたときの位置から、所定の距離だけ針８がさらに下降する。本変形例の効果は、上述した基板回収装置１と同様であるので省略する。

（第３の変形例）
本実施形態の第３の変形例に係る基板回収装置１０３は、図１４に示されるように、針８の周囲に設けられた筒状の吸引ヘッド１３を備えている点において、基板回収装置１と異なる。
図１４に示される基板回収装置１０３は、基板回収装置１をベースにした構成となっているが、第１または第２の変形例に係る基板回収装置１０１，１０２をベースにした構成であってもよい。

吸引ヘッド１３は、シート３に対向する下面において吸引口１３ａが開口する吸引通路１３ｂを有している。吸引ヘッド１３の下面は、針先８ａと略同一の平面上または針先８ａよりも下方に配置され、針先８ａが吸引ヘッド１３から突出しないようになっている。

また、本変形例においては、吸引ヘッド１３を略鉛直方向に移動させるヘッド移動機構１４と、吸引通路１３ｂ内を減圧する吸引装置１５と、吸引通路１３ｂ内の圧力を検知する吸引検知部１６とをさらに備えている。

ヘッド移動機構１４は、駆動部１０によるホルダ９の下降と連動して吸引ヘッド１３を下降させる。このときに、吸引検知部１６は、吸引装置１５によって減圧されている吸引通路１３ｂ内の圧力を検知し、ヘッド移動機構１４は、吸引検知部１６によって検知される圧力の低下に基づいて吸引口１３ａがシート３に接触したことを検知して吸引ヘッド１３の下降を停止する。これにより、図１５に示されるように、シート３の、所望の基板２の周辺部分が、吸引口１３ａに対して固定される。駆動部１０は、図１６に示されるように、吸引ヘッド１３の停止後もホルダ９の下降を続け、図１７に示されるように、複数の針８間の導通が検知されたときの位置からさらに所定の距離だけホルダ９を下降させる。

本変形例によれば、上述した基板回収装置１の効果に加えて、シート３の、所望の基板２の周辺部分を吸引によって固定することによって、シート３の所望の基板２を含む領域に働く張力がシート３上の基板２の位置に依らずに略同一となり、針先８ａによって押圧されたときのシート３の伸び量が略一定となる。これにより、針８の下降量をシート３上の基板２に依らずに略一定とし、装置の動作をさらに安定させることができるという利点がある。

１ 基板回収装置
２ 基板
３ シート（シート部材）
４ ステージ
５ 針移動機構
６ 導通検知部
７ 回収部
８ 針（針部材）
９ ホルダ
１０ 駆動部
１１ グリップリング
１２ 導電層
１３ 吸引ヘッド
１３ａ 吸引口
１３ｂ 吸引通路
１４ ヘッド移動機構
１５ 吸引装置
１６ 吸引検知部

Claims (6)

1. 導電性を有する複数の基板と、
   該複数の基板が一方の面に接着される絶縁性を有するシート部材と、
   前記複数の基板を下方に向けて前記シート部材を略水平方向に保持するステージと、
   導電性を有するとともに前記シート部材を貫通可能な針先を有する複数の針部材と、
   前記ステージの上方において、前記針先を下方に向けて前記複数の針部材を保持し、これら複数の針部材を長手方向に移動させる針移動機構と、
   前記複数の針部材間の導通を検知する導通検知部とを備え、
   前記複数の針の前記針先が、前記長手方向に交差する略同一平面上において１つの前記基板の前記シート部材に接着される側の面よりも狭い範囲内に配置され、
   前記針移動機構が、前記複数の針部材を互いに絶縁状態に保持する基板回収装置。
2. 絶縁性を有する複数の基板と、
   該複数の基板が一方の面に接着される絶縁性を有するシート部材と、
   前記複数の基板と前記シート部材との間に設けられた導電層と、
   前記複数の基板を下方に向けて前記シート部材を略水平方向に保持するステージと、
   導電性を有するとともに前記シート部材を貫通可能な針先を有する複数の針部材と、
   前記ステージの上方において、前記針先を下方に向けて前記複数の針部材を保持し、これら複数の針部材を長手方向に移動させる針移動機構と、
   前記複数の針部材間の導通を検知する導通検知部とを備え、
   前記複数の針の前記針先が、前記長手方向に交差する略同一平面上において１つの前記基板の前記シート部材に接着される側の面よりも狭い範囲内に配置され、
   前記針移動機構が、前記複数の針部材を互いに絶縁状態に保持する基板回収装置。
3. 前記導電層が、前記基板の前記シート部材に接着される側の面上に設けられている請求項２に記載の基板回収装置。
4. 前記導電層は、前記シート部材の前記基板が接着される側の面上に設けられている請求項２に記載の基板回収装置。
5. 前記基板、前記シート部材および前記導電層が、可視光に対して透明である請求項２から請求項４のいずれかに記載の基板回収装置。
6. 前記複数の針部材の周囲に設けられ、前記ステージに保持された前記シート部材に対向する面に吸引口を有する吸引ヘッドと、
   該吸引ヘッドを前記長手方向に移動させるヘッド移動機構とを備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の基板回収装置。

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