JP4778375B2 - Ｍｅｍｓ部品の保護治具、ナノピンセット装置、ナノピンセット装置の装着方法 - Google Patents

Description

本発明は、ナノピンセットなどのＭＥＭＳ部品を所定の装置に取り付けるために使用する保護治具、その保護治具における保護カバーを取付けたナノピンセットおよびそのナノピンセットの装着方法に関する。

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。
特開平８−２５７９２６号公報

上記特許文献１に開示されているような従来のものでは、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やすい。

（１）請求項１の発明のＭＥＭＳ部品の保護治具は、把持装置との連結部を備えると共に、ＭＥＭＳ部品が取付けられる取付アダプタと、取付アダプタに外挿するように取り付けられ、取付アダプタに取り付けられたＭＥＭＳ部品を覆う保護カバーと、を備え、保護カバーはガイド突起を有し、取付アダプタは、該取付アダプタに取り付けられたＭＥＭＳ部品の延在方向と直交する直交方向に延在するように形成され、ガイド突起が係合するガイド溝を有し、保護カバーと取付アダプタとが協働することにより、ＭＥＭＳ部品と所定距離離間した状態を保ちつつ前記直交方向に移動するように、保護カバーをガイドすることを特徴とする。
（２）請求項２の発明のＭＥＭＳ部品の保護治具は、把持装置との連結部を備えると共に、ＭＥＭＳ部品が取付けられる取付アダプタと、取付アダプタに外挿するように取り付けられ、取付アダプタに取付けられたＭＥＭＳ部品を覆う保護カバーと、を備え、保護カバーは、該保護カバーを取付アダプタに連結し、該保護カバーが取付アダプタに取り付けられたＭＥＭＳ部品の延在方向と直交する直交方向へ移動するように折れ曲がる屈曲部を有し、取付アダプタは、直交方向への移動の際に、保護カバーをＭＥＭＳ部品と所定距離離間した状態を保つようにガイドするガイド壁を有し、保護カバーと取付アダプタとが協働することにより、ＭＥＭＳ部品と所定距離離間した状態を保ちつつ直交方向に移動するように、保護カバーをガイドすることを特徴とする。
（３）請求項３の発明のＭＥＭＳ部品の保護治具は、把持装置との連結部を備えると共に、ＭＥＭＳ部品が取付けられる取付アダプタと、取付アダプタに外挿するように取り付けられ、取付アダプタに取付けられたＭＥＭＳ部品を覆う保護カバーと、を備え、保護カバーはガイド突起を有し、取付アダプタは、ガイド突起が係合するガイド溝であって、保護カバーが取付アダプタに取り付けられたＭＥＭＳ部品の延在方向と直交する直交方向へ回転移動し、その回転移動後に直交方向に対して斜め方向に直線移動するように、ガイド突起をガイドするガイド溝を有し、保護カバーと取付アダプタとが協働することにより、ＭＥＭＳ部品と所定距離離間した状態を保ちつつ直交方向に移動するように、保護カバーをガイドすることを特徴とする。
（４）請求項４の発明のナノピンセット装置は、ＭＥＭＳ部品であるナノピンセットと、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の保護治具を備えることを特徴とする。
（５）請求項５の発明のナノピンセット装置の装着方法は、請求項４に記載のナノピンセット装置を把持装置に装着し、装着後に、保護カバーを取付アダプタから取り外すことを特徴とする。

本発明によれば、ＭＥＭＳ部品に触れることなくＭＥＭＳ部品を所定の装置に取り付けることができる。したがって、ＭＥＭＳ部品取り付け作業中の破損を防止することができる。

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。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ＳｉＯ_２層を形成し、ＳｉＯ_２層を介して貼り合わせたものである。

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。

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。

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。

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。上述したアクチュエータ駆動電流は、ＤＣ電源２０ａ，２０ｂとコントローラ２００とを有する電源回路２から供給される。

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。

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の平板状の台座１０は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とが一体化されている。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、Ａｕの細線３１により、ナノピンセット１の７つの電極端子２ａ〜２ｇと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３５（図４）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３５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３５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３５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３５とケーブル４０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３５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。

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。

次に本発明の第１〜第４の実施形態のナノピンセット保護用治具について図を参照しながら説明する。

−第１の実施形態−
図６は本発明の第１の実施形態におけるナノピンセット保護用治具６０Ａを説明するための図である。ナノピンセット保護用治具６０Ａは、取付アダプタ７０Ａと、保護カバー８０Ａとを含んで構成される。取付アダプタ７０Ａに上述したナノピンセット１１が取り付けられ、ナノピンセット１１は保護カバー８０Ａにより覆われて保護されている。取付アダプタ７０Ａと保護カバー８０Ａとは、ねじ６１によって固定される。図６の状態で、ナノピンセット１１はメーカからユーザに引き渡される。ユーザは、取付アダプタ７０Ａをマニピュレータハンドの先端などに装着し、保護カバー８０Ａを取り外して使用する。

取付アダプタ７０Ａについて図７も参照して説明する。図７（ａ）は取付アダプタ７０Ａの側面図、図７（ｂ）は取付アダプタ７０Ａの底面図、図７（ｃ）は斜視図である。取付アダプタ７０Ａは導電性材料からなり、取付溝７１と、ガイド溝７２Ａと、ガイド側壁７３Ａと、装置取付軸７４とを含む。

取付溝７１には、ナノピンセットユニット１１が挟持され、導電性の接着剤により固着される。ガイド溝７２Ａおよびガイド側壁７３Ａは、保護カバー８０Ａを取付アダプタ７０Ａから外すときに保護カバー８０Ａの動きを後述のようにガイドする。図７（ｂ）に示すように、ガイド側壁７３Ａは、ナノピンセットユニット１１の取付方向Ｄ１に対して垂直なガイド面７３ａと、その垂直なガイド面７３ａに対して４５度の角度を有するガイド面７３ｂとから構成される。ガイド溝７２Ａは、ガイド側壁７３Ａと、ガイド面７３ｂに平行なガイド面７２ｂとにより規定される。図６に示すように、保護カバー８０Ａを取付アダプタ７０Ａに取り付けた状態では、保護カバー８０Ａの端面８５とガイド面７３ａとが接当する。装置取付軸７４は、微小試料ハンドリング装置などに設けられた取付穴に差し込まれ、これにより、ナノピンセットユニット１１が装置に取り付けられる。

保護カバー８０Ａについて図８も参照して説明する。図８（ａ）は保護カバー８０Ａの側面図、図８（ｂ）は保護カバー８０Ａの底面図、図８（ｃ）は斜視図である。保護カバー８０Ａは金属または樹脂からなり、格納穴８１と、切欠部８２と、ねじ穴８３と、ガイド突起部８４Ａとを含む。

格納穴８１は、ナノピンセットユニット１１を格納する穴である。格納穴８１にナノピンセットユニット１１を格納することによって、ナノピンセット保護用治具６０Ａを把持してナノピンセットユニット１１を装置に取り付ける作業を行う際、ナノピンセット１が手に触れることはない。格納穴８１には、取付アダプタ７０Ａが挿入される端面開口８１ａと、ナノピンセットユニット１１を保護カバー８０Ａに挿脱するための側面開口８１ｂが設けられている。切欠部８２は、格納穴８１に格納されたナノピンセットユニット１１のケーブル４０を外部へ引き出す穴である。ねじ穴８３には、取付アダプタ７０Ａに保護カバー８０Ａを固定するためのねじ６１が螺合される。ガイド突起部８４Ａは格納穴８１に設けられ、取付アダプタ７０Ａのガイド溝７２Ａと嵌合して保護カバー８０Ａの動きをガイドする。

次に、図６に示すようにナノピンセットユニット１１を保護している保護カバー８０Ａの外し方について、図９を参照して説明する。ナノピンセットユニット１１は、ナノピンセット保護用治具６０Ａを取り付けた状態で微小試料ハンドリング装置などの装置に取り付けられ、取り付けた後にナノピンセット保護用治具６０Ａの保護カバー８０Ａが取り外される。

図９（ａ）に示すように、保護カバー８０Ａを固定していたねじ６１をねじ穴８３から外す。次に、図９（ｂ）に示すように、保護カバー８０Ａの端面８５がガイド面７３ｂに接触するように、またはガイド突起部８４Ａがガイド溝７２Ａのガイド面７２ｂに当接するまで保護カバー８０Ａを回転する。このときの回転する角度は４５°程度である。そして、図９（ｃ）に示すように、保護カバー８０Ａの端面８５をガイド面７３ｂに接触させながら、またはガイド突起部８４Ａをガイド溝７２Ａに嵌合させながら保護カバー８０Ａを斜め横方向に移動する。これにより、保護カバー８０Ａを取付アダプタ７０Ａから取り外すことができる。なお、取り付け手順は上述した取り外し手順と逆の手順で行われる。

以上の本発明の第１の実施形態によるナノピンセット保護用治具６０Ａ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１１、とくにナノピンセット１の先端部を保護カバー８０Ａで隠蔽して出荷するようにした。したがって、輸送時に誤ってナノピンセット１を破損するおそれがない。

（２）ナノピンセットユニット１１を保護カバー８０Ａで隠蔽した状態でマニピュレータ先端に装着し、その後、保護カバー８０Ａを取り外すようにした。したがって、装着時にナノピンセット１を破損するおそれがない。

（３）ナノピンセットユニット１１が取付けられた取付アダプタ７０Ａに保護カバー８０Ａを着脱自体に取付け、保護カバー取り外し時、保護カバー８０Ａがナノピンセット軸線と直交する方向に揺動しないように取付けアダプタ７０Ａと係合させつつ取り外す構造を採用した。すなわち、保護カバー８０Ａを、ナノピンセット開閉運動面と平行な面内で移動するように取付けアダプタ７０Ａと係合させるようにした。つまり、ナノピンセットユニット１１の上下面と所定距離離間した状態で、保護カバー８０Ａが取付アダプタ７０Ａと係合しつつ相対移動する。したがって、とくに保護カバー８０Ａの取り外し時に、誤って保護カバー８０Ａをナノピンセット１先端に接触させて破損するのが防止される。

（４）保護カバー８０Ａを、ナノピンセット開閉運動面と平行な面内で取付アダプタ７０Ａに対して回動させ、ナノピンセット先端を保護カバー８０Ａから露出させた後に取付アダプタ７０Ａとの係合を解くようにした。したがって、ナノピンセット軸線方向に保護カバー８０Ａを直線運動させる場合に比べて保護カバー８０Ａがナノピンセット先端に接触することがより一層防止される。

−第２の実施形態−
次に本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態を説明する際、第１の実施形態と共通する箇所は共通の符号を付し、第１の実施形態と異なる部分を主に説明する。図１０は、本発明の第２の実施形態におけるナノピンセット保護用治具６０Ｂを説明するための図である。ナノピンセット保護用治具６０Ｂにはナノピンセットユニット１１が取り付けられている。ナノピンセット保護用治具６０Ｂは取付アダプタ７０Ｂと保護カバー８０Ｂとを含んで構成される。図１０の状態で、ナノピンセット１１はメーカからユーザに引き渡される。ユーザは、取付アダプタ７０Ｂをマニピュレータハンドの先端などに装着し、保護カバー８０Ｂを取り外して使用する。

取付アダプタ７０Ｂについて図１１を参照して説明する。図１１（ａ）は取付アダプタ７０Ｂの側面図、図１１（ｂ）は取付アダプタ７０Ｂの底面図、図１１（ｃ）は取付アダプタ７０Ｂの斜視図である。取付アダプタ７０Ｂは、取付溝７１と、ガイド溝７２Ｂと、ガイド側壁７３Ｂと、装置取付軸７４とを含んで構成される。

ガイド溝７２Ｂおよびガイド側壁７３Ｂも第１の実施形態と同様に、保護カバー８０Ｂを取付アダプタ７０Ｂから外すときに保護カバー８０Ｂの動きをガイドする。ガイド側壁７３Ｂは、ナノピンセットユニット１１の取付方向Ｄ１に対して垂直な面をなす。保護カバー８０Ｂを取付アダプタ７０Ｂに取り付けると、保護カバー８０Ｂの端面８５とガイド側壁７３Ｂとが接当する。ガイド溝７２Ｂは、ガイド側壁７３Ｂと、ガイド側壁７３Ｂに平行な面とにより規定される。

保護カバー８０Ｂについて図１２を参照して説明する。図１２（ａ）は保護カバー８０Ｂの側面図、図１２（ｂ）は保護カバー８０Ｂの底面図、図１２（ｃ）は保護カバー８０Ｂの斜視図である。保護カバー８０Ｂは、格納穴８１と、切欠部８２と、ねじ穴８３と、ガイド突起部８４Ｂとを含んで構成される。ガイド突起部８４Ｂは格納穴８１に設けられ、取付アダプタ７０Ｂのガイド溝７２Ｂと嵌合して保護カバー８０Ｂの動きをガイドする。

次に、図１０に示すようにナノピンセットユニット１１を保護している保護カバー８０Ｂの外し方について、図１３を参照して説明する。図１３（ａ）に示すように、保護カバー８０Ｂを固定していたねじ６１をねじ穴８３から外す。次に、図１３（ｂ）に示すように、保護カバー８０Ｂの端面８５をガイド側壁７３Ｂに接触させながら、またガイド突起部８４Ｂをガイド溝７２Ｂに嵌合させながら保護カバー８０Ｂをナノピンセット軸線と直交する横方向に移動する。そして、図１３（ｃ）に示すように、さらに保護カバー８０Ｂを横方向に移動することによって、保護カバー８０Ｂがナノピンセットユニット１１から外される。

以上の本発明の第２の実施形態によるナノピンセット保護用治具６０は第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。

−第３の実施形態−
次に本発明の第３の実施形態について説明する。図１４は本発明の第３の実施形態におけるナノピンセット保護用治具６０Ｃを説明するための図である。ナノピンセット保護用治具６０Ｃは、取付アダプタ７０Ｃと、保護カバー８０Ｃとを含んで構成される。図１４の状態で、ナノピンセット１１はメーカからユーザに引き渡される。ユーザは、取付アダプタ７０Ｃに図１５で後述する装置取付用治具９０を取付け、それをマニピュレータハンドの先端などに装着し、保護カバー８０Ｃを取り外して使用する。

取付アダプタ７０Ｃについて図１４および図１５を参照して説明する。図１５（ａ）は取付アダプタ７０Ｃの上面図、図１５（ｂ）は取付アダプタ７０Ｃの側面図である。図１５（ｃ）は装置取付用治具９０を取り付けたときの取付アダプタ７０Ｃを示す図である。取付アダプタ７０Ｃは金属材料からなり、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、スペーサ部７５と、ストッパ部７６と、装置取付用治具取付部７７とを含んで構成される。

スペーサ部７５は、保護カバー８０Ｃに取り付ける際、後述する保護カバー８０Ｃに設けられたガイド溝８９と隙間８１２とに嵌合して、ナノピンセットユニット１１が保護カバー８０Ｃに接触しないように取付アダプタ８０Ｃの動きをガイドする。ストッパ部７６は、図１６を参照して後述する保護カバー８０Ｃのストッパ溝８１０と嵌合して取付アダプタ７０Ｃをガイド部８０Ｃに固定する。また、ガイド溝８９にスペーサ部７５を挿入しやすくするために、ストッパ部７６は丸みを帯びた矢印形状となっており、矢印の先端の角度は４５°以下である。図１４（ｂ）に示すように、ストッパ部７６と保護カバー８０Ｃのストッパ溝８１０とが嵌合した取付アダプタ７０Ｃは、ナノピンセットユニット１１を取り付けたときの自重では外れないが、スペーサ部７５は弾性を有しているので、保護カバー８０Ｃを人力で簡単に外すことができる。

図１５（ｃ）に示すように、装置取付用治具取付部７７には、装置取付用治具９０がねじ９１によって固定される。装置取付用治具９０には、装置取付軸９２が設けられ、装置取付軸９２を微小試料ハンドリング装置などに設けられた取付穴に差し込むことにより、ナノピンセットユニット１１が装置に取り付けられる。

保護カバー８０Ｃについて図１４、図１６および図１７を参照して説明する。図１６は保護カバー８０Ｃの斜視図である。保護カバー８０Ｃは、曲げ弾性を有する樹脂または軽金属からなり、図１６に示すように、本体上部８６と、本体下部８７と、格納穴８８と、ガイド溝８９と、ストッパ溝８１０と、板ばね８１１とを含んで構成される。板ばね８１１は別部材である。

格納穴８８は、本体上部８６の凹部と本体下部８７の凹部とによって形成される。ガイド溝８９は、図１４（ｂ）に示すように、上述した取付アダプタ７０Ｃのスペーサ部７５と嵌合する溝である。ストッパ溝８１０は、図１４（ｂ）に示すように、上述したストッパ部７６と嵌合する溝である。板ばね８１１は、本体上部８６と本体下部８７との間に隙間８１２が生じるように固定するばねである。板ばね８１１を保護カバー８０Ｃから外すと、図１７に示すように、本体上部８６と本体下部８７との間の隙間８１２が広がる。すなわち、保護カバー８０Ｃは、弾性材料で作製されており、ガイド溝８９を回動支点として、図１７のＤ２方向に開き、Ｄ３方向に閉じるように構成されている。

次に、図１４に示すようにナノピンセットユニット１１を保護している保護カバー８０Ｃの外し方について、図１７を参照して説明する。ナノピンセット保護用治具６０Ｃを取り付けた状態で、マニピュレータなどのロボットハンドにナノピンセットユニット１１を取り付ける。そして、板ばね８１１を保護カバー８０Ｃから外す。その結果、図１７に示すように、本体上部８６と本体下部８７との間の隙間８１２が広がる。隙間８１２が広がると、取付アダプタ７０Ｃのスペーサ部７５と保護カバー８０Ｃのガイド溝８９および隙間８１２との嵌合が緩み、ナノピンセットユニット１１から保護カバー８０Ｃを簡単に取り外せるようになる。そして、取付アダプタ７０Ｃのスペーサ部７５と保護カバー８０Ｃのガイド溝８９とを嵌合させながら、保護カバー８０Ｃをナノピンセット１の軸線方向に移動して取付アダプタ７０Ｃから引き抜くことにより、保護カバー８０Ｃがナノピンセットユニット１１から取り外される。

以上の本発明の第３の実施形態によるナノピンセット保護用治具６０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１１の両側にスペーサ部７５を延設させ、保護カバー８０Ｃの内周面にはスペーサ部７５がガイドされるガイド溝８９を設け、スペーサ部７５でガイドしながら保護カバー８０Ｃをナノピンセット軸線方向に移動させて着脱するようにした。したがって、保護カバー８０Ｃがナノピンセットユニット１１と所定距離離間した状態で取付アダプタ７０Ｃと係合しつつ相対移動する。そのため、とくに保護カバー８０Ｃの取り外し時に、誤って保護カバー８０Ｃをナノピンセット先端に接触させて破損するのが防止される。スペーサ部７５の長さは、保護カバー８０Ｃを取り外す際、ナノピンセット先端が露出するまで保護カバー８０Ｃに取付アダプタ７０Ｃと係合させるように決定するのが好ましい。

（２）保護カバー８０Ｃの材質に弾性体を使用し、板ばね８１１を外すと、取付アダプタ７０Ｃのスペーサ部７５と保護カバー８０Ｃのガイド溝８９および隙間８１２との嵌合が緩むようにしたので、ナノピンセットユニット１１から保護カバー８０Ｃを簡単に引き抜くことができる。

（３）ナノピンセットユニット１１のホルダ３０はセラミックスなどの絶縁材料からなるため、装置取付用治具９０を直接ナノピンセットユニット１１に取り付けると、ねじ９１で固定する際、ホルダ３０が割れてしまう場合がある。しかし、第３の実施形態では、金属材料からなる取付アダプタ７０Ｃの装置取付用治具取付部７７に、装置取付用治具９０を取り付けるので、ねじ９１によって固定してもホルダ３０が割れることはない。

以上の本発明の第３の実施形態によるナノピンセット保護用治具６０Ｃを次のように変形することができる。
（１）図１４（ａ）において、保護カバー８０Ｃの格納穴８８の取付アダプタ７０Ｃが取り付けられていない側をテープなどで塞ぐようにしてもよい。このようにすることによって、ナノピンセットユニット１１の外部との接触をより確実に防ぐことができる。

（２）板ばね８１１を保護カバー８０Ｃから外すと、本体上部８６と本体下部８７との間の隙間８１２が広がるようにした。しかしながら、図１８に示すように、保護カバー８０Ｄの外側に溝８１３を形成し、溝８１３の幅を狭くするように押圧すると本体上部８６と本体下部８７との間の隙間８１２が広がるようにしてもよい。板ばね８１１を外すよりも容易に本体上部８６と本体下部８７との間の隙間８１２を広げることができる。

（３）板ばね８１１を保護カバー８０Ｃから外すと、取付アダプタ７０Ｃのスペーサ部７５と保護カバー８０Ｃのガイド溝８９および隙間８１２との嵌合が緩み、ナノピンセットユニット１１から保護カバー８０Ｃを簡単に取り外せるようにした。しかしながら、図１９に示すように、ねじ８１６を緩めると、取付アダプタ７０Ｃのスペーサ部７５と保護カバー８０Ｃのガイド溝８１７との嵌合が緩み、ナノピンセットユニット１１から保護カバー８０Ｅを簡単に取り外せるようにしてもよい。この場合、図１９（ａ）に示すように、保護カバー８０Ｅは本体上部８１４と本体下部８１５とが分離した構成となり、ねじ８１６によって本体上部８１４と本体下部８１５とが固定される。また、ガイド溝８１７は、図１９（ｂ）に示すように、本体上部８１４に形成された溝と本体下部８１５に形成された溝とが組み合わさって形成される。

−第４の実施形態−
次に本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態を説明する際、第１の実施形態と共通する箇所は共通の符号を付し、第１の実施形態と異なる部分を主に説明する。図２０は、本発明の第４の実施形態におけるナノピンセット保護用治具６０Ｆを説明するための図である。ナノピンセット保護用治具６０Ｆにはナノピンセットユニット１１が取り付けられている。図２０（ａ）はナノピンセット保護用治具６０Ｆの上面図、図２０（ｂ）は矢印２０１の方向の側面図、図２０（ｃ）は矢印２０２の方向の側面図である。ナノピンセット保護用治具６０Ｆは、取付アダプタ７０Ｆと、取付アダプタ７０Ｆの外側に外挿して設けられる保護カバー８０Ｆとを含んで構成される。図２０の状態で、ナノピンセット１１はメーカからユーザに引き渡される。ユーザは、取付アダプタ７０Ｆのナノピンセットユニット取付部７８に装置取付用治具９０を取付け、それをマニピュレータハンドの先端などに装着し、保護カバー８０Ｆを取り外して使用する。

取付アダプタ７０Ｆについて図２１を参照して説明する。図２１（ａ）は取付アダプタ７０Ｆの上面図、図２１（ｂ）は取付アダプタ７０Ｂの側面図、図２１（ｃ）は図２１（ｂ）のＡ−Ａ断面図、図２１（ｄ）は斜視図である。取付アダプタ７０Ｆは、一枚の金属板をプレス成形によりコの字型やＬ字型に折り曲げることによって作製され、ナノピンセットユニット取付部７８と、ガイド壁７９とを含んで構成される。

ナノピンセットユニット取付部７８には、導電性の接着剤によりナノピンセットユニット１１が固着される。ガイド壁７９は、ナノピンセットユニット１１を覆うように形成され、上面７９ａ、下面７９ｂおよび側面７９ｃより構成される。上面７９ａおよび下面７９ｂは保護カバー８０Ｆの内面と嵌合し、保護カバー８０Ｆを取付アダプタ７０Ｆから外すときに保護カバー８０Ｆの動きをガイドする。ガイド壁７９の側面７９ｃには、はねじ穴７１０が設けられ、ねじ穴７１０にねじ６１が差し込まれ、保護カバー８０Ｆが取付アダプタ７０Ｆに固定される。

保護カバー８０Ｆについて図２２を参照して説明する。図２２（ａ）は保護カバー８０Ｆの上面図、図２２（ｂ）は保護カバー８０Ｆの側面図、図２２（ｃ）は図２２（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図２２（ｄ）は保護カバー８０Ｆの斜視図である。保護カバー８０Ｆは、一枚の金属板をプレス成形によってコの字型に折り曲げて作製され、保護カバー上面８１８ａと、保護カバー下面８１８ｂと、保護カバー側面８１８ｃと、取付部８１８ｄとを含んで構成される。保護カバー側面８１８ｃの一端から延設される取付部８１８ｄには、折り曲げ溝８１９と、ねじ穴８３とが形成される。

保護カバー上面８１８ａ、保護カバー下面８１８ｂおよび保護カバー側面８１８ｃは、ナノピンセットユニット１１を覆い、外部と接触しないように保護する。保護カバー８０Ｆを外すとき、保護カバー上面８１８ａはガイド壁７９の上面７９ａと接触し、保護カバー下面８１８ｂはガイド壁７９の上面７９ｂと接触し、上述したように保護カバー８０Ｆの動きをガイドする。折り曲げ溝８１９は、図２４（ａ）に示すように、保護カバー８０Ｆを折り曲げるための溝である。

次に本発明の一実施形態におけるナノピンセット保護用治具６０Ｆにナノピンセットユニット１１の取り付け方について、図２３を参照して説明する。図２３（ａ）に示すように、取付アダプタ７０Ｆのナノピンセットユニット取付部７８にナノピンセットユニット１１を導電性接着剤で取り付ける。次に、図２３（ｂ）に示すように、取付アダプタ７０Ｆを保護カバー８０Ｆに嵌めこむ。そして、図２３（ｃ）に示すように、取付アダプタ７０Ｆのねじ穴７１０と保護カバー７０Ｆのねじ穴８３にねじ６１を差し込み、取付アダプタ７０Ｆに保護カバー８０Ｆを固定する。

次に、図２０に示すようにナノピンセットユニット１１を保護している保護カバー８０Ｆの外し方について、図２４を参照して説明する。図２４（ａ）に示すように、保護カバー８０Ｆの折り曲げ溝８１９を起点に保護カバー８０Ｆを折り曲げ、保護カバー８０Ｆのナノピンセットユニット１１を保護している部分を回転移動させる。このとき、ナノピンセットユニット１１の先端が保護カバー８０Ｆから露出するまで折り曲げる。そして、図２４（ｂ）に示すように、ねじ６１をねじ穴８３，８１３から外し、保護カバー８０Ｆをナノピンセットユニット１１から外す。

以上の本発明の第４の実施形態によるナノピンセット保護用治具６０Ｆは第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。

また、一枚の金属板からプレス成形により、ナノピンセット保護用治具６０Ｆを作製することができるので、ナノピンセット保護用治具６０Ｆの製造コストが安くなる。

以上の実施形態ではナノピンセットユニット１１について説明したいが、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）部品であれば、ナノピンセットユニット１１には限定されない。

以上の説明はあくまで一例であり、発明は、上記の実施形態に何ら限定されるものではない。

本発明の実施の形態に係るナノピンセット保護用治具で保護するナノピンセット装置全体の概略を示す構成図である。 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。 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１に示すナノピンセットの要部を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態によるナノピンセット保護用治具を示す図であり、図６（ａ）は側面図、図６（ｂ）は底面図である。 図６のナノピンセット保護用治具の取付アダプタを示す図であり、図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は底面図、図７（ｃ）は斜視図である。 図６のナノピンセット保護用治具の保護カバーを示す図であり、図８（ａ）は側面図、図８（ｂ）は底面図、図８（ｃ）は斜視図である。 図８の保護カバーの取り外し方法を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態によるナノピンセット保護用治具を示す図であり、図１０（ａ）は側面図、図１０（ｂ）は底面図である。 図１０のナノピンセット保護用治具の取付アダプタを示す図であり、図１１（ａ）は側面図、図１１（ｂ）は底面図、図１１（ｃ）は斜視図である。 図１０のナノピンセット保護用治具の保護カバーを示す図であり、図１２（ａ）は側面図、図１２（ｂ）は底面図、図１２（ｃ）は斜視図である。 図１２の保護カバーの取り外し方法を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態によるナノピンセット保護用治具を示す図であり、図１４（ａ）は側面図、図１４（ｂ）は透視図である。 図１４のナノピンセット保護用治具の取付アダプタを示す図であり、図１５（ａ）は上面図、図１５（ｂ）は側面図であり、図２４（ｃ）は装置取付用治具を取り付けたときの取付アダプタを示す図である。 図１４のナノピンセット保護用治具の保護カバーを示す図である。 板ばねを外した図１６の保護カバーを示す図である。 図１６の保護カバーの他の実施形態を示す図である。 図１６の保護カバーの他の実施形態を示す図であり、図１９（ａ）は分解図、図１９（ｂ）は斜視図である。 本発明の第４の実施形態によるナノピンセット保護用治具を示す図であり、図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）および図６（ｃ）は側面図である。 図２０のナノピンセット保護用治具の取付アダプタを示す図であり、図２１（ａ）は上面図、図２１（ｂ）は側面図、図２０（ｃ）は図２０（ａ）のＡ−Ａ断面図、図２１（ｄ）は斜視図である。 図２０のナノピンセット保護用治具の保護カバーを示す図であり、図２２（ａ）は上面図、図２２（ｂ）は側面図、図２２（ｃ）は図２２（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図２２（ｄ）は斜視図である。 図２０のナノピンセット保護用治具にナノピンセットユニットを取り付ける方法を説明するための図である。 図２２の保護カバーの取り外し方法を説明するための図である。

符号の説明

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
６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｆ：ナノピンセット保護用治具
６１：ねじ
７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ，７０Ｆ：取付アダプタ
７２Ａ，７２Ｂ，８９，８１７：ガイド溝
７３Ａ，７３Ｂ：ガイド側壁 ７４：装置取付軸
７５：スペーサ部 ７６：ストッパ部
７８：ナノピンセットユニット取付部
７９：ガイド壁
８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄ，８０Ｅ，８０Ｆ：保護カバー
８１，８８：格納穴 ８３，７１０：ねじ穴
８４Ａ，８４Ｂ：ガイド突起部 ８６，８１４：本体上部
８７，８１５：本体下部 ９０：装置取付用治具
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 ８１０：ストッパ溝
８１１：板ばね ８１９：折り曲げ溝

Claims (5)

1. 把持装置との連結部を備えると共に、ＭＥＭＳ部品が取付けられる取付アダプタと、
   前記取付アダプタに外挿するように取り付けられ、前記取付アダプタに取付けられた前記ＭＥＭＳ部品を覆う保護カバーと、を備え、
   前記保護カバーはガイド突起を有し、
   前記取付アダプタは、該取付アダプタに取り付けられた前記ＭＥＭＳ部品の延在方向と直交する直交方向に延在するように形成され、前記ガイド突起が係合するガイド溝を有し、
   前記保護カバーと前記取付アダプタとが協働することにより、前記ＭＥＭＳ部品と所定距離離間した状態を保ちつつ前記直交方向に移動するように、前記保護カバーをガイドすることを特徴とするＭＥＭＳ部品の保護治具。
2. 把持装置との連結部を備えると共に、ＭＥＭＳ部品が取付けられる取付アダプタと、
   前記取付アダプタに外挿するように取り付けられ、前記取付アダプタに取付けられた前記ＭＥＭＳ部品を覆う保護カバーと、を備え、
   前記保護カバーは、該保護カバーを前記取付アダプタに連結し、該保護カバーが前記取付アダプタに取り付けられた前記ＭＥＭＳ部品の延在方向と直交する直交方向へ移動するように折れ曲がる屈曲部を有し、
   前記取付アダプタは、前記直交方向への移動の際に、前記保護カバーを前記ＭＥＭＳ部品と所定距離離間した状態を保つようにガイドするガイド壁を有し、
   前記保護カバーと前記取付アダプタとが協働することにより、前記ＭＥＭＳ部品と所定距離離間した状態を保ちつつ前記直交方向に移動するように、前記保護カバーをガイドすることを特徴とするＭＥＭＳ部品の保護治具。
3. 把持装置との連結部を備えると共に、ＭＥＭＳ部品が取付けられる取付アダプタと、
   前記取付アダプタに外挿するように取り付けられ、前記取付アダプタに取付けられた前記ＭＥＭＳ部品を覆う保護カバーと、を備え、
   前記保護カバーはガイド突起を有し、
   前記取付アダプタは、前記ガイド突起が係合するガイド溝であって、前記保護カバーが前記取付アダプタに取り付けられた前記ＭＥＭＳ部品の延在方向と直交する直交方向へ回転移動し、その回転移動後に前記直交方向に対して斜め方向に直線移動するように、前記ガイド突起をガイドするガイド溝を有し、
   前記保護カバーと前記取付アダプタとが協働することにより、前記ＭＥＭＳ部品と所定距離離間した状態を保ちつつ前記直交方向に移動するように、前記保護カバーをガイドすることを特徴とするＭＥＭＳ部品の保護治具。
4. ＭＥＭＳ部品であるナノピンセットと、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の保護治具を備えるナノピンセット装置。
5. 請求項４に記載のナノピンセット装置を把持装置に装着し、
   装着後に、前記保護カバーを前記取付アダプタから取り外すことを特徴とするナノピンセット装置の装着方法。

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