Panasonic und Institute of Microchemical Technology Co., Ltd., entwickeln gemeinsam die branchenweit erste Technologie zur Massenproduktion von mikrofluidischen Bauteilen durch Glasformung*1

Application example 1: Water quality inspection device (Graphic: Business Wire)

OSAKA und KAWASAKI, Japan--()--Die Panasonic Corporation (Panasonic) und das Institute of Microchemical Technology Co., Ltd. (IMT) haben gemeinsam eine Technologie zur Massenproduktion von mikrofluidischen Bauteilen entwickelt,*2 für die Glasformung zur Anwendung kommt. Im Vergleich zu der herkömmlichen Methode mit Glasätzung ermöglicht diese Technologie niedrige Kosten (ca. ein Zehntel) und hochpräzise Massenproduktion (ca. zehnmal mehr). Die Bauteile können zur Messung und Analyse von medizinischen, biologischen, die Umwelt betreffenden (wie Wasser- und Luftqualität) und weiteren Anwendungen eingesetzt werden. Die beiden Unternehmen nehmen Prototypbestellungen ab dem Geschäftsjahr 2019 entgegen und haben vor, die Massenproduktion ab dem Geschäftsjahr 2020 aufzunehmen. Panasonic und IMT werden die Bauteile an der 40. Tagung der Gesellschaft für Chemie und Mikro-/Nanosysteme (CHEMINAS 40th) präsentieren und ausstellen, die vom 19. bis 21. November in der Act City Hamamatsu in der japanischen Großstadt Hamamatsu in der Präfektur Shizuoka stattfinden wird.

[Effekt]
Mit herkömmlichem Glas hergestellte mikrofluidische Bauteile sind aufgrund ihrer hohen Kosten und der unzureichenden Präzision nicht weit verbreitet. Doch dank dieser Entwicklung sind Massenproduktion und Kostensenkungen von mikrofluidischen Bauteilen aus Glas erreichbar, indem die Gestaltungstechnik für mikrofluidische Bauteile des IMT mit der Glasformungstechnik von Panasonic kombiniert wird. Dadurch werden mikrofluidische Bauteile für den Einweggebrauch möglich. Darüber hinaus ist es durch die erreichte hohe Präzision sehr einfach, die Bauteile in Ausrüstungen und Systeme zu integrieren.

[Anwendungsbereiche]
Dank ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber Umweltbedingungen und Chemikalien können mikrofluidische Bauteile aus Glas für Umweltmessungen, Blutuntersuchungen und pharmazeutische Geräte als Einweg-Detektionsgeräte für die Analyse und Tests im Freien sowie unter rauen Bedingungen eingesetzt werden.

[Merkmale]
Die neu entwickelten mikrofluidischen Bauteile haben die folgenden Eigenschaften.
1. Größe von bis zu φ 50 mm
2. Produktionskapazität von mehr als 10.000 Bauteilen pro Monat
3. Herstellungsvorgang mit einer Formgenauigkeit von ca. 1 μm

[Technologie]
Diese Entwicklung wird durch die folgenden Technologien ermöglicht.
(1) Für Glasformung von mikrofluidischen Bauteilen optimierte Gestaltungs- und Schnittstellentechnik
(2) Technologie zur Verarbeitung von mikrostrukturellen Formen für härtere Materialien und Technologie zur mikrostrukturellen Glasformung für eine präzise Übertragung auf das Glas
(3) Technologie zur thermischen Verfestigung, um eine flache Glasscheibe an einer Scheibe mit Mikrostrukturen zu befestigen.

Hinweise:
*1: Stand vom 6. November 2019 gemäß einer Umfrage von Panasonic
*2: Ein Bauteil, das für verschiedene chemische Prozesse (Mischungen, Reaktionen, Extraktionen, Synthese, Detektion) beim Durchlauf einer sehr geringen Menge mit hoher Effizienz eingesetzt werden kann, indem eine Flüssigkeit durch eine Rinne mit einer Breite und Tiefe von mehreren Hundert Mikrometern geleitet wird.

[Hintergrund]
Allgemein werden mikrofluidische Bauteile aus Glas in der Mikrofluidtechnologie [1] mittels Ätztechniken hergestellt. Nachdem das Durchlaufmuster mittels Fotolithografie aufgezeichnet wird, wird der Durchlauf im Glas eingeätzt und das Deckglas mit dem eingearbeiteten Einführloch darauf befestigt. Seit den Anfängen in diesem Bereich erstellt das IMT hochwertige Produkte als Pionier in der Planung, Gestaltung und Fertigung von mikrofluidischen Bauteilen aus Glas. Doch neben dem Geschick, das für die manuelle Herstellung erforderlich ist, nahm der Herstellungsprozess mehrere Monate in Anspruch. Aus diesem Grund wurden die Fertigungsdauer und die Stückkosten zu einer Hürde, sodass die Generalisierung und industrielle Montage nicht realisiert werden konnten, wodurch der Einsatzbereich hauptsächlich auf Anwendungen der Grundlagenforschung beschränkt war.

Panasonic hingegen entwickelt und produziert seit den 1980er Jahren eine Technik zur Glasformung [2], die zur Kommerzialisierung der hochwertigsten optischen Geräte auf der Welt beigetragen hat. Diese Bauteile werden für Linsen von verschiedenen optischen Geräte verwendet, wie etwa für digitale Fotoapparate.

Durch die Kombination der Glasformungstechnik von Panasonic und der Gestaltungstechnik des IMT wurde es möglich, eine Technologie zur Verarbeitung und Verfestigung von mikrostrukturellen Formen zu entwickeln, die sich für die Massenproduktion von mikrofluidischen Bauteilen mittels Glasformungstechnik eignet. Den beiden Unternehmen ist es gelungen, diese Technologie zur Massenproduktion von mikrofluidischen Bauteilen zu entwickeln. Dadurch ist es ebenfalls möglich, die Kosten im Vergleich zu der herkömmlichen Fertigungsmethode auf etwa einen Zehntel zu senken und mikrofluidische Bauteile aus Glas mit einer mindestens zehnmal höheren Präzision in weniger als der Hälfte der bisherigen Lieferfrist bereitzustellen.

[Praktische Umsetzung]
Mit der Entwicklung der Technologie zur Massenproduktion von mikrofluidischen Bauteilen [3] durch Glasformung können solche mikrofluidischen Bauteile aus Glas allgemein als Einwegmessgeräte zu Analyse- und Testzwecken im Freien und unter rauen Bedingungen sowie im Rahmen von Blutuntersuchungen eingesetzt werden.

[Begriffserläuterung]
[1] Technologie für mikrofluidische Bauteile
Diese Technologie ermöglicht chemische Prozesse wie Mischungen, Reaktionen, Trennungen, Extraktionen, Synthesen und Detektion in einem zehn bis mehrere Hundert μm großen Durchlaufkanal auf einem Substrat (dem eigentlichen mikrofluidischen Bauteil), das mehrere Quadratzentimeter misst. Durch die freie Integration von chemischen Prozessen, die in Laboratorien und Fabriken im Mikrokosmos von einzelnen mikrofluidischen Bauteilen durchgeführt werden, können Energie und Platz viel effizienter genutzt werden. Es wird davon ausgegangen, dass dies zukünftig im großen Maß zur Weiterentwicklung der Chemietechnik beitragen wird. Diese Technologie zur Integration von chemischen Prozessen (mikrofluidische Technologie) im mikrokosmischen Raum entstand infolge von Forschungs- und Entwicklungsbemühungen im Rahmen des Kitamori-Projekts für integrierte Chemie. Das Projekt wurde im Kitamori-Labor im Fachbereich für angewandte Chemie an der Ingenieurschule der Universität Tokio und an der Akademie für Wissenschaft und Technologie von Kanagawa (das heutige Institut für industrielle Wissenschaft und Technologie von Kanagawa) durchgeführt.

[2] Glasformungstechnik (Verarbeitungstechnologie, Technik zur Herstellung von Schutzbeschichtungen, Formtechnik)

[3] Beispiele für Anwendungsbereiche von mikrofluidischen Bauteilen mit Glasformungstechnik

Über Panasonic
Die Panasonic Corporation ist ein weltweit führendes Unternehmen bei der Entwicklung verschiedener elektronischer Technologien und Lösungen für Kunden in den Bereichen Unterhaltungselektronik, Wohnungsbau, Automobilindustrie und Business-to-Business. Das Unternehmen, das 2018 sein 100-jähriges Bestehen feierte, hat sich weltweit ausgebreitet und betreibt heute 582 Tochtergesellschaften und 87 angeschlossene Unternehmen auf der ganzen Welt. Es erzielte in dem am 31. März 2019 zu Ende gegangenen Geschäftsjahr einen Konzernumsatz von 8003 Billionen Yen. Im Bestreben, durch bereichsübergreifende Innovationen neue Werte zu schaffen, nutzt das Unternehmen seine Technologien, um seinen Kunden bessere Lebensbedingungen und eine bessere Welt zu ermöglichen. Weitere Informationen zu Panasonic finden Sie unter https://www.panasonic.com/global.

Über das Institute of Microchemical Technology
Das IMT ist ein Pionierunternehmen für mikrochemische Chip-Systeme (Mikrofluidik) und wurde 2001 als Gemeinschaftsunternehmen der Universität Tokio und dem Institut für Industriewissenschaft und Technologie von Kanagawa (ehemalige Akademie für Wissenschaft und Technologie von Kanagawa) gegründet.
Das IMT produziert und vertreibt mikrochemische Chips, Peripherieausrüstung und Systemgeräte.

Name des Unternehmens: Institute of Microchemical Technology Co., Ltd (IMT)
Finanzmittel: 100 Mio. JPY
Gründungsdatum: 1. Mai 2001
Anschrift: A-19 AIRBIC, 7-7 Shinkawasaki, Saiwai, Kawasaki, Kanagawa 212-0032 Japan
TEL.: +81-44-201-9889 FAX: +81-44-201-9890
HP: https://www.i-mt.co.jp/en/

Quelle: https://news.panasonic.com/global/press/data/2019/11/en191106-3/en191106-3.html

Weiterführende Links
Industrial Devices & Solutions – Panasonic
https://industrial.panasonic.com/ww

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crdpress@ml.jp.panasonic.com

[Inquiries for prototypes]
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Email: info@i-mt.co.jp Tel: +81-44-201-9889

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