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精密加工

“安価で高機能な使い捨てμTASチップ”の実現に向け、新たな金型加工・成形手法に挑戦

滋賀県

近畿精工株式会社

2020年3月26日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 三次元微細形状をもったμTASチップの高精度金型加工と高精度成形の研究開発
基盤技術分野 精密加工
対象となる産業分野 医療・健康・介護、環境・エネルギー
産業分野でのニーズ対応 高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(精度向上)、低コスト化
キーワード μTAS、微細加工、金型、射出成形、流路
事業化状況 事業化に成功
事業実施年度 平成19年度~平成21年度

プロジェクトの詳細

事業概要

医療、環境、バイオ分野で使用される分析用μTASチップは、現行技術では金型製造が高コスト、長納期であることから非常に高価である。また、3次元形状加工が困難なため高機能化が課題になっている。そこで切削加工、工具、計測および成形の各項目について、技術課題の解決と新技術の開発を行い、高精度化および低コスト化に対応した新たな金型製造技術と成形技術を確立することにより、安価で高機能な使い捨てμTASチップを市場に供給する

開発した技術のポイント

安価で高機能な使い捨てμTASチップの生産を可能とする金型加工・成形技術の確立
・安価で高機能な使い捨てμTASチップの開発を 目的に、金型の高精度加工に関する取組(ワン プロセス金型生産)と微細転写成形技術(マイク ロ転写成形)を確立する
・ワンプロセス金型生産導入により、寸法精度±2μm、成形耐久性1,000万ショット、納期日数7~10 日の実現に目途
・マイクロ転写成形導入により、加工精度±2μm、 成形サイクル60~180枚/秒、納入価格10~20円/枚、最終販売価格150~200円/枚の実現に目途
(新技術)
・射出成形による大量生産
・汎用樹脂製
・3次元断面形状が可能

具体的な成果

・ワンプロセス金型生産による高精度金型加工に向けた切削工具・技術の開発
-形状精度±1以下、振れ精度0.5以下の切削工具を開発
-金型を実測する方法と、その後の補正加工のノウハウを取得
-川下ユーザーの要求する精度・機能を充足する金型試作機の製作に成功
・機上計測システムを開発し、金型精度向上とリードタイム短縮を実現
-金型形状精度±1を 保証しつつ、金型製作リードタイムを短縮するため、±0.5での形状測定を、30分以内の測定時間で実現する機上計測システムを開発
-金型の測定後、加工物を目標寸法に仕上げるための修正加工プログラムを作成し、金型寸法精度±1以下、切削仕上げ面の最大高さ粗さRz0.5以下を実現する手法を確立
・マイクロ転写成形技術を開発
-最適な成形条件を見出すための基礎研究を経て、マイクロ転写に最適な成形機を導入
-試作金型による成形試験を繰り返し、成形品寸法精度±2以下、エッジ部角R精度5以下、成形サイクル60秒/サイクルの目標値を達成
-マイクロスコープと共焦点型レーザ顕微鏡を用いて、3次元微細形状をもつ製品を、短時間で簡易に高精度に寸法計測・観察を行う手法を確立

試作金型の外観(左:流路入れ子、右:アパーチャー部入れ子)
切削工具により加工したワーク
マイクロスコープによるフィルター部位の計測結果
知財出願や広報活動等の状況

発表:「高精度微細流路金型の仕上げ加工用エンドミルの開発」(2010年度精密工学会関西地方定期学術 講演会)

研究開発成果の利用シーン

現状では非常に高価なμTASチップの生産に、ワンプロセス金型生産とマイクロ転写成形を組み合わせた新たな製造工程を適用することで、安価で高機能な使い捨てμTASチップを実現し、POC検査の普及を促進する

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

3年ほど前から大手検査機器メーカより血液分析用チップの射出成形金型製作の依頼を受けた。
現在は金型の改造を繰り返して製品のブラッシュアップを行っている。
顧客からは、もうすぐ臨床試験に回すとの情報を得ている。

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、加工・組立・処理、製品製造

製品・サービスのPRポイント

後加工なしでの検査チップ製造方法の確立

今後の実用化・事業化の見通し

数年後の事業化到達に向け、量産技術の 確立に向けた補完研究を継続中
・川下ユーザーからは試作品レベルで高評価を 得ており、量産技術の確立に向けた補完研究 を継続実施中(例:多数個取りを行う際の寸法 安定性の向上)
・数年後の本格的な事業化展開に向け、川下ユーザーとの情報交換を密にし、対応を図っていく予定

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 近畿精工株式会社
株式会社カフィール
事業管理機関 公益財団法人滋賀県産業支援プラザ
研究等実施機関 三菱日立ツール株式会社(旧 日立ツール株式会社) 野洲工場
滋賀県東北部工業技術センター
学校法人同志社 同志社大学
公立大学法人滋賀県立大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 近畿精工株式会社(法人番号:3160001006556)
事業内容 プラスチック射出成形金型の設計・製造
社員数 32 名
本社所在地 〒526-0803 滋賀県長浜市西上坂町275
ホームページ https://kinki-seiko.net/
連絡先窓口 代表取締役 畑澤 康弘
メールアドレス hatazawa@kinki-seiko.net
電話番号 0749-63-5301