Научный фронтир Японии

Университеты являются сокровищницей ценных технологий. Металлические наночастицы, производимые при помощи микроволн или силовых полупроводниковых приборов, полученных в результате безвакуумного процесса, органические ткани, изготовленные на 3D-принтере… В Японии также появились венчурные предприятия по производству оборудования, использующего технологии, которые переворачивают наши представления о науке.

В Японии одно за другим стали появляться венчурные предприятия на базе университетов, которые с энтузиазмом относятся к тому, чтобы совершить революцию в области передовых технологий. В особенности внимание привлекают такие перспективные сферы, как производство, автомобилестроение, управление энергетикой и электронные компоненты. Какими же сильными сторонами обладают венчурные предприятия и какую бизнес-модель они используют? Рассмотрим реальные примеры.

Био 3D-печать: изготовление органической ткани

Изготовление сосудов и органов при помощи 3D-принтера… Технологию био 3D-печати, которая перевернула представления о регенеративной медицине, разработала токийская компания Cyfuse. Она основывается на исследованиях профессора Университета Сага Коити Накаяма (Koichi Nakayama). Эту технологию разработал однокурсник профессора Кодзи Кутииси (Koji Kuchiishi), который работает технологом-консультантом в крупной компании. Сейчас эта компания занимается разработкой технологии, которая позволит изготавливать ткань и органы на основе клеток пациента. Конечная цель состоит в том, чтобы предоставить дешевые ткани и органы для пересадки благодаря одновременному использованию технологии столбовых клеток, которые называются индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (ИПСК).

Cyfuse производит органическую ткань следующим образом. Сначала изготавливается агрегация клеток (сфероид), в которой конденсируется несколько десятков тысяч клеток. По словам г-на Кутииси, в изготовлении полупроводников этот процесс называется первичным. Затем сфероиды один за другим насаживаются на игольчатую структуру (расстояние между иголками составляет 400 микрон). Это — последующий процесс. Полученный цилиндр снимается и опускается в культуральную жидкость. Органическая ткань формируется благодаря перестроению клеток и самоорганизации.

Последующий процесс позиционируется в качестве ключевой технологии Cyfuse. Совместно с Shibuya Kogyo компания разработала био 3D-принтер, который автоматизировал последующий процесс. Пока этот принтер могут приобрести японские университеты и исследовательские институты.

Также Cyfuse сотрудничает с университетами и другими организациями с целью производства тканей и органов для пересадки. Это касается хрящей, кровеносных сосудов, печени, мочевых органов и нервных тканей. В будущем компания попытается изготовить поджелудочную железу, органы пищеварения и миокард. Клиническое применение органических тканей, изготовленных при помощи био 3D-печати, планируется начать не позднее 2018 года.

По словам г-на Кутииси, не обязательно производить целый орган. Если удастся изготовить его небольшую часть, то благодаря этому будет сделан неоценимый вклад в медицину. Благодаря 3D-организации клеток повышается их процент выживаемости после пересадки в органическую ткань. Компания рассчитывает преуспеть и в сфере производства инновационных препаратов. При помощи 3D-печати можно изготовить искусственные органы и проверить на них новые препараты на предмет тяжелых побочных эффектов. Обычно эксперименты проводятся на животных, и если не возникает проблем, в опытах участвуют люди. При помощи искусственных органов можно серьезно сократить время, которое уходит на производство лекарственных препаратов.

Технология управления процессом интеллектуализации: автоматизация интеллектуализации промышленных роботов

Венчурная компания, на которую положили глаз не только Denso-Wave, Kawasaki и Mitsubishi Electric, но и автопроизводители, находится в токийском квартале Юсима. Для промышленных роботов она предоставляет технологию управления процессом интеллектуализации — Mujin, основанную на технологии анализа кинематики. В 2011 году эту технологию разработали инженер Росен Дианков (Rosen Diankov), который был посдоком в Токийском университете, и президент компании Кадзуюки Такино (Kazuyuki Takino).

Сильная сторона технологии Mujin состоит в том, что она автоматизирует процесс обучения, который необходим для интеллектуализации промышленных роботов. По словам г-на Такино, в настоящее время на обучение уходит очень много времени и средств. «В случае с автоматизированной системой удается сократить 40% расходов», — говорит Такино. Mujin позволяет автоматизировать и интеллектуализировать существующих промышленных роботов в короткие сроки и по низкой цене благодаря применению технологии управления, разработанной этим предприятием. В случае с Mujin нужно ввести только небольшое количество данных. Программа автоматически рассчитывает наиболее приемлемые движения, учитывая ограничения по движению шарниров, а также барьеры и другие особые точки, которых робот не должен касаться.

В 2014 году предприниматели разработали и начали продавать систему сортировки, которая автоматически выкладывает разбросанные детали на производственную линию. Этой системе необходимо указать только форму предмета, точку захвата и расстановку. Остальное она делает автоматически. Технология Mujin применима не только для роботов. Например, ее можно использовать для автоматизации 3D-финишеров, в которых применяется лазер или гидрорезка.

Технология производства полупроводников: силовые полупроводниковые приборы нового поколения при помощи безвакуумного процесса С использованием новой технологии производства и новых полупроводников можно изготовить высокоэффективные электронные приборы. Этим занимается компания Flosfia. Она производит силовые установки, в которых применяются новые полупроводники из оксида галдия, получаемого методом химического осаждения из паровой среды (mist CVD).

Mist CVD разработала группа ученых Киотского университета под руководством профессора Сидзуо Фудзита (Shizuo Fujita). Преимущество этой технологии заключается в снижении производственных затрат, поскольку нет необходимости в вакуумном процессе. Flosfia была создана для коммерческого применения этой технологии. Метод mist CVD можно применять для производства различных металлооксидов. Оксид галдия обладает более широкой энергетической зоной в сравнении с карбидом кремния и нитридом галлия, которые также привлекают внимание в качестве материала для полупроводников нового поколения. Есть возможность, что с его помощью удастся изготовить недорогие, но при этом высокоэффективные силовые установки. Также Flosfia проводит исследования в области оксида галдия альфа-типа, поскольку он обладает структурой корунда и более широкой энергетической зоной, чем обычный бета-тип.

Соучредитель Flosfia доцент Киотского университета Кэнтаро Канэко (Kentaro Kaneko) говорит, что структура корунда имеет огромное значение с точки зрения производства и технологий. Для производственных целей можно изготовить компоненты с применением сапфиров, обладающих структурой корунда, на которые наносится слой оксида галлия альфа-типа. Преимущество с технологической точки зрения состоит в легкости изготовления смешанных с другими металлооксидами кристаллов. Например, смешав их с оксидом алюминия или инозином можно регулировать значение энергетической зоны, а также параметр кристаллической решетки. Ранее не возможно было изготовить объемные кристаллы с применением оксида галлия альфа-типа, однако в ближайшем будущем это станет возможным. В 2015 году Flosfia планирует начать выпуск опытных образцов силовых установок, в которых будет использоваться оксид галлия альфа-типа.

Технологии для химической промышленности: новые методы производства

«Настали изменения для производственного процесса химической промышленности, который не менялся более 100 лет». Об этом с энтузиазмом говорит президент осакской компании Microwave Chemical Ивао Ёсино (Iwao Yoshino). Эта компания была создана в 2007 году г-ном Ёсино и профессором Осакского университета Ясунори Цукахара (Yasunori Tsukahara). Сильная сторона компании состоит в технологии, которая позволяет получить эффективную химическую реакцию благодаря воздействию микроволн на катализатор. По сравнению с обычным способом потребляемая энергия сокращается почти втрое. Кроме того, это позволит уменьшить площадь цехов примерно в пять раз. Эту технологию можно применять для изготовления химической продукции, микромолекул, медицинских препаратов, металлических наночастиц и графена.

Microwave Chemical предлагает различные «рецепты», в которых частота микроволн и температура меняется в зависимости от используемого материала. Кроме того, она предоставляет необходимые катализаторы, которые подходят для использования микроволн, производственное оборудование и системы контроля. Эта технология обладает многими преимуществами, однако ранее было довольно сложно изготовить оборудование для массового производства. Дело в том, что микроволны быстро ослабевают в жидкости, которая находится внутри реактора, в результате чего они распространяются только на несколько сантиметров. Представители компании не раскрывают подробности, однако, по их словам, им удалось добиться того, что длина микроволн стала достигать одного-двух метров.

Компании удалось решить серьезную задачу, однако никто не брался применять эту технологию. «Поскольку это абсолютно новый способ, многие отказывали нам, ссылаясь на то, что подобных прецедентов не было», — говорит Ёсино. В связи с этим они решили сами создать прецедент, для чего приобрели землю в городе Суминоэ. В 2014 году там был построен завод по производству сложного эфира жирной кислоты, который используется в типографской краске. В год завод производит 3200 тонн материала. Весной 2014 года они стали поставлять эфир компании Toyo Ink.

Благодаря этому опыту их бизнес стал развиваться. В августе 2014 года Microwave Chemical заключила контракт с немецкой BASF на производство полимеров. На заводе в Суминоэ было установлено тестовое оборудование для производства тысячи тонн полимеров в год. Летом 2015 года начнется выпуск опытных образцов. Компания начала применять эту технологию в сфере продуктов питания. Было создано совместное предприятие с Taiyo Chemicals. Весной 2016 года в городе Ёккаити будет построен завод по производству пищевого сырья. Также Microwave Chemical проводит исследования в области массового производства металлических наночастиц и графена.

Источник новости

Читайте также: