(連携のきっかけ)2009年のインターフェックスジャパンのブースで初めてレーザー溶着技術に出会いました。弊社は主として医療用の滅菌バッグ(袋)を熱板溶着で作る会社ですが、新たな溶着方法として無限の可能性を感じ、すぐにコンソーシアムに入会しました。(技術内容)ヒートシンク式レーザ樹脂溶着法は、透明な樹脂フィルム同士をその表面に密着させた放熱板(ヒートシンク)を介して熱を適切に放熱させることで、フィルム表面は損傷させずにきれいなまま、内部のみを溶着させる技術です。有するものの、その融点の高さから従来の熱版方式では溶着が困難でした。したフッ素樹脂がきれいに溶着できることは画期的な技術と言えます。一部の医療分野においてフッ素樹脂が活躍し得る領域を見出すことができました。それは生体組織移植分野で、検体からご提供頂いた生体組織(例えば心臓弁、血管など)を凍結保存しておき、それらの移植が必要になった患者さんが現れたときに、凍結保存していた生体組織を常温解凍して移植に用いる、という治療がすでに開始されています。ここでは、生体組織の長期安定保存を実現するために液体窒素温度(マイナス196°C)という極低温環境での保存が行われていますが、その保存用の容器(バッグ)の素材としては適切な選択が必要になります。一般的に多く流通しているバッグ用の樹脂素材、塩化ビニル、ポリエチレン、EVA樹脂などは全て、液体窒素温度では脆化し、割れたり破れたりする恐れがあります。生体組織の保存用バッグにおいて破れが生じると、内部に保存されている貴重な組織が汚染され移植に使用することができなくなりますので、生体組織の凍結保存用のバッグには液体窒素温度での高い信頼性が求められます。この点、フッ素樹脂は液体窒素温度にも耐えられる素材であり、フッ素樹脂を用いた凍結保存用バッグの実現は、最も好ましい解決策となります。したフッ素樹脂フィルムを使いたいとのニーズと、その難加工性を解決するヒートシンク式レーザ樹脂溶着法は、非常に良いマッチングとなりました。一部の外国製品でフッ素樹脂を用いたバッグが提供されていますが、これらは価格が非常に高く、更に海外製品として供給も不安定で将来的な不安もあり、国産バッグの安定的な調達が望まれています。封止した凍結保存バッグの一例(研究開発の成果の概容)ヒートシンク式レーザ樹脂溶着法を応用したフィルムの溶着装置を試作しました。これは、レーザーとしてCO2ガスレーザー(赤外波長)を採用し、大面積ヒートシンクが組み込まれており凡そA5判程度の大きさの溶着対象フィルム(ワーク)に対応できます。ワークはXYステージ上に配置され、レーザーの点描画の特性を生かして直線や曲線の自在な溶着線の加工を可能としています。従ってバッグの用途によって大きさや形のフレキシブルなデザイン作成に対応できます。オンサイトで封止するための手段も必要となります。我々は、移動可能な病院向けの封止装置も開発しています。バッグに保存液などの液体を入れた状態で、中身をこぼさないような形で装置にセッティングでき、同じくレーザーによりそのままバッグの口を閉じることができます。※溶着装置外観(開発品)※病院向け封止装置(開発品)※バッグ形状のフレキシブルな作製例フッ素樹脂にも多くの種類があり、CO2レーザとの組み合わせでは得手不得手もありますが、FEP(四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合樹脂)、PFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂)などは非常に相性が良く、最適溶着条件の導出のノウハウなども蓄積しています。適切に溶着されたフィルムは、その断面を観察しても2枚のフィルムの向き合う中心部の界面だけが溶けて一体化し、表面は熱損傷していないことが示されます。詳しくは下記をご参照ください。透明プラスチック同士を表面がきれいなまま接合するレーザ溶着技術https://www.open-innovation-portal.com/corporate/manufacture/lawp.html(実用化状況について)展示会や弊社ウェブサイトなどを通じて、徐々にですが本技術が認知されてきており、「フッ素樹脂材料でこんなものを作りたいがこれまで対応できるところがなかった。」といった試作依頼なども頂くようになりました。製品として確立した形での上市には至っておりませんが、試作のご要望にもお応えする中で弊社としてもノウハウを積み上げつつ、技術のブラッシュアップに努めております。バッグ、および封入方法」についてそれぞれ特許を出願し、「封口装置」については先行して国内特許が成立しており、更に海外出願の手続きも進めています。センターとの共同研究を進めており、関係するドクターの方々にアドバイザとして参画頂くことで開発推進体制を構築しています。(キャンパスクリエイトから受けたサポート内容)コンソーシアムでの情報提供は大変参考になります。具体的な装置開発においては、レーザー溶着技術の適用に関する技術サポート、溶着手法に関するノウハウの提供など日常的にご支援を頂いています。資金面では公的補助金の採択が非常に大きな支えとなってくれていますが、そうした補助金への応募に際して、申請書の作成など助成金事業での相談サポートも頂いています。(ジェトロ)等に採択され、資金面では大いに助かりました。(研究者と連携した感想)黒崎先生は非常に温厚な方で、何かにつけご相談しやすくご援助賜りました。先生は民間企業に籍を置いておられたこともあるので、弊社の立場などもご理解頂き、的確なアドバイスを頂いております。佐藤先生には日頃より主としてご担当頂いております。まで適切なご指導を頂き、よろずご相談できる心強い存在です。技術的なサポートは大変ありがたいです。レーザーのみならす周辺情報や技術も教えてもらえるので、社内への技術導入に役立っています。弊社の主力事業である滅菌バッグを各医療機器メーカー様に継続的に供給していくことに加えて、凍結保存用フッ素樹脂バッグを事業化することで、我が国の医療に貢献し、弊社の経営理念にも述べている「安心の笑顔の起源」となる会社を目指しています。(連携のきっかけ)キャンパスクリエイトさんは企業からの要望に応じて全国から最適な研究者や企業とのマッチングをされているのですが、ある企業さんが行っている実験の化学反応分析についてハイパースペクトルカメラが利用できるのではないかとお問い合わせいただいたのがきっかけです。その実験では実際にハイパースペクトルカメラを導入いただきました。(技術内容)ハイパースペクトルカメラ、マルチスペクトルカメラの2種類を開発・製造・販売しています。ハイパースペクトルカメラは広い波長域(標準モデルでは350nm~1050nm)の反射スペクトルデータを5nm刻みの141色(141バンド)で一度に取得できるカメラです。一般のカメラではRGBの3つのスペクトルデータを取得して画像化していますが、141色で撮影することで、特定の波長域における化学変化を捉えること、あるいは、複数の波長域でのスペクトルデータの特徴を元に起こっている現象を分析することなど今まで見えなかった現象の可視化を実現しています。マルチスペクトルカメラは任意の5バンド(+RGBの3バンド)を自由に選択して反射スペクトルを抽出・分析するカメラです。バンド数は限られますが、費用はハイパースペクトルカメラと比較して安価なので、観察したいバンドが限られているケースでは適しています。ハイパースペクトルカメラを使用した分析事例をご紹介します。(人体用途)1)飲酒後(左)と飲酒前(右)です。飲酒運転の防止などに活用可能です。偽造防止技術の研究、整形手術の痕跡検査など、犯罪防止用途にも適用可能です。(医療用途)1)正常部位と癌部位でスペクトルが異なるため、癌組織の検出が可能です。2)皮下の血管状態の判別が可能です。3)タンパク質、アミノ酸、カルシウム、DNA、RNA関連の計測も可能です。(工業用途)1)誘電体膜の空間分布の検査例です。数nm単位の膜厚誤差が測定可能です。2)LCDのカラー計測や品質管理など、異物検出用途へ適用可能です。3)電子材料のスペクトルセンシングや材料の吸収/反射/透過特性の分析など材料の検査・分析用途に適用可能です。燃焼反応(メタン等)の分析も可能です。(食品用途)1)肉類、魚類の鮮度評価が可能です。強い農産物研究や遺伝子組み換え食品の品質測定などにも適用可能です。3)同色(トマト・パプリカ・りんごなど)でも、スペクトルの違いから見分けることが可能です。異物混入分析なども可能です。4)農薬を可視化することが可能です。安全性評価に活用できます。(化学品、医療用途)1)ファンデーションの皮膚への乗り具合を可視化できます。2)肌の水分量、カサツキを可視化可能です。(リモートセンシング)1)木や草の植生分布を可視化できます。品種に応じた分析も可能です。プロセスのモニタリングなどへ適用可能です。計測、環境汚染の計測、海洋計測等にも活用可能です。ハイパースペクトルカメラ/マルチスペクトルカメラともに共通する特徴は、純国産であることです。宇宙衛星で利用するリモートセンシング用のセンサとして開発していたのですが、地上でも使用できるスピンオフ技術として開発・製品化しました。海外メーカー製も市場に出ていますが、当社の製品の方が安価であり、特注カスタマイズやリース、保守対応などご要望に応じてフレキシブルな提案が可能です。詳しくは下記をご参照ください。純国産ハイパースペクトルカメラによる非破壊計測法https://www.open-innovation-portal.com/corporate/manufacture/hyper.html計測波長の組合せを自由に選択できるマルチスペクトルカメラhttps://www.open-innovation-portal.com/corporate/it/multi-spectrum.html(キャンパスクリエイトから受けたサポート内容)販路開拓に関する業務提携契約を締結し、キャンパスクリエイトさんに首都圏の企業を中心に営業活動を行っていただいています。メーカー、製薬メーカー、食品メーカーを中心に様々な業種の方をご紹介いただきました。(連携のきっかけ)実は当社とお付き合いがあった企業の方からご紹介を受けたのがきっかけです。いうのは、「多軸鍛造法」を研究している三浦先生(当時は電気通信大学所属)がキャンパスクリエイトさんにシーズの実用化を希望する企業を探したいと相談したそうなのですが、この加工技術は大型のプレス機が必須なので、キャンパスクリエイトさんがプレス機を持っている企業を探すことを目的として、地域で広いネットワークを持っている機関や企業にお声掛けされたそうです。まわりまわって当社に話が届きました。当社は大型部品の受託加工を事業としており加工機も豊富なので、技術内容をお聞きしてとても面白いと思い取り組むことにしました。(技術内容)多軸鍛造法は、金属材料に対して特殊な鍛造加工を行うことで、組成を変えずに組織を微細化することで機械的特性を大幅に改善する技術です。金属は純チタンとマグネシウム合金が対象ですが、純チタンはチタン合金と同等以上の高強度性、マグネシウム合金は超々ジュラルミンを超える引張強度を実現しています。強度と軽量性を求められる用途が多いので、多くの企業の方にお引き合いをいただいています。純チタンの加工後の物性データは下記の通りですが、純チタンで最大引張応力1084MPaを実現していることが大きな特徴です。チタンは難加工材に分類されますが、チタン合金と比較し切削時間は1/2程度で切削コスト・手間が半減すること、曲げ加工性に優れていること、耐摩耗性が純チタンの1.5倍以上であることなど多くのメリットがあります。純チタンは生体適合性に優れているのでインプラント材としても使用可能です。マグネシウム合金を加工した場合は562MPaを達成しています。降伏応力も483MPaと多軸鍛造を行う前の約5倍であるため、加工性に優れています。詳しくは下記をご参照ください。多軸鍛造法によるチタン合金と同等以上の強度を持つ高強度純チタンhttps://www.open-innovation-portal.com/corporate/manufacture/titaniumalloy.html多軸鍛造法による高強度・高加工性の超微細粒マグネシウム(Mg)合金https://www.open-innovation-portal.com/corporate/manufacture/mg.html出荷も既に開始しています。(キャンパスクリエイトから受けたサポート内容)産学連携が始めてで分からないことも多かったのですが、金属素材の製作と加工理論に関するご指導を三浦先生、工場で加工を行うのが当社、加工後の性能確認の評価を三浦先生および当社で行うように、キャンパスクリエイトさんが都度調整し円滑に開発を進めていけています。(中小企業庁)、A-STEP(フェーズII)に採択されました。ものづくりはトライアンドエラーでなにせ設備や部品費、加工費が伴うので非常に助かりました。研究開発以外での支援としても、販路開拓についてご協力いただき、インプラントメーカー、自動車メーカー関連、音響機器メーカー、日用品メーカーなど導入に関心がある企業の方をご紹介いただいています。(研究者と連携した感想)当社と豊橋技術科学大学との間には地理的な距離があるのですが、非常に積極的で親切な方で、日常的に当社の工場にお越しいただき、実験を一緒に行ったり実験結果の分析を行っていただいたりと研究だけでなく実用化への熱意にあふれています。企業のビジネスへの考え方を察していただいているので、とてもお付き合いがしやすい方です。Technology」が当社のモットーです。この技術を世の中に普及させることで、お客様の更なるご要望に対応していきます。