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Inspección no destructiva para microfluidica y micro dispositivos

ASE Optics recibió la financiación para el desarrollo de su instrumento FASTTEST, un sistema nuevo para la inspección 3D no destructiva de dispositivos de microfluídica y otros “microdevices”, a través del programa Horizon 2020 SME Innovation Associate, con su propuesta “Optimised integration of Combined Computational Imaging and image processing for transparent Micro-Devices” (OCCIM-DEV).

Objetivo: desarrollar un instrumento para la inspección de chips de microfluídica y otros micro-componentes.

Especializados en el diseño y desarrollo de sistemas ópticos de precisión, ASE Optics también somos una empresa fuertemente orientada hacia el I+D, que trabaja constantemente para ampliar nuestra capacidad de innovación, a nivel interno y de cara a los clientes y sus proyectos. En el último año hemos estado trabajando en el desarrollo de un instrumento para la inspección no-destructiva y 3D de chips de microfluídica y otros dispositivos a escala micro.

La contratación de un investigador asociado (IA) era un punto estratégico y clave para el avance y progreso en el desarrollo de nuestro instrumento de metrología, FASTTEST, para lograr una solución final más integrada.

Nuestro IA: ¿quién es?

Marino Maiorino es un doctor (PhD) especializado en la caracterización de detectores del estado sólido para aplicaciones de imagen. Tiene amplia experiencia en el procesamiento de la señal digital, el desarrollo de software de control y la implementación y optimización de algoritmos. Su tarea principal ha sido la mejora de los algoritmos y el procesamiento de imágenes de alta tecnología. Marino se incorporó al departamento de I+D de ASE Optics, y ha liderado la integración del primer sistema FASTTEST para la inspección no destructiva de los chips de microfluídica.

Desarrollo del programa: integración del software y optimización de los distintos ensamblajes que componen el instrumento FASTTEST.

El trabajo principal del proyecto OCCIM-DEV se ha centrado en la integración del software y la optimización de los diferentes componentes y subsistemas que componen FASTTEST. Las medidas OCT (optical coherence tomography) y FFT (Fast fourier transform) que permiten la medición de la profundidad se han llevado a cabo y se han calibrado con éxito.

Combinación OCT + sistema de visión artificial

La velocidad de adquisición de datos del OCT ha alcanzado los 40.000 perfiles por segundo. Se ha desarrollado también una interfaz “user-friendly” que permite al usuario seleccionar qué ruta OCT desea escanear. Del mismo modo, el sistema puede autoconfigurarse y realizar distintas operaciones de medición según la ruta que introduzca el usuario.

Por otro lado, el sistema de visión artificial es capaz de reconocer los patrones que se usarán para guiar automáticamente el haz del OCT hacia las regiones y  partes críticas del microdispositivo que se quieren inspeccionar.

Actualmente, se han hecho distintas demostraciones y pruebas de FASTTEST con clientes potenciales, y concretamente, se está adaptando el sistema para un fabricante de dispositivos médicos que desea aplicar la tecnología para solucionar un problema de control de calidad específico que hasta la fecha no se ha podido solucionar. La capacidad de adaptar el software a las necesidades de cada cliente y cada problema han incrementado las oportunidades de mercado del sistema.

Algunos resultados: un mapa 3D del área de inspección de un microdispositivo tipo

El panel principal muestra el mapa 3D de la parte de una micro-aguja de jeringa. A través del software, se selecciona el área a inspeccionar, y el mismo software reconstruye el mapa de profundidad en colores “falsos”. Cada color corresponde a un valor determinado de profundidad, de acuerdo con la escala de colores que se puede ver a la derecha de la imagen:

Inspección microfluidica ASE Optics

A continuación, la misma información, manipulada con un software externo:

inspeccion microfluídica ASE Optics

Avances y mejoras significativas del instrumento FASTTEST para la inspección micrométrica no destructiva

La colaboración entre Marino Maiorino y el resto de personal de ASE Optics ha permitido mejoras significativas de FASTTEST, situando este equipo más allá del estado del arte de las otras tecnologías para la inspección no destructiva a nivel micrométrico.

Las tasas de medición en 3D alcanzadas, junto con la la reducción drástica de la carga de datos, da lugar a un equipo que iguala las tasas de producción de un sistema automatizado, un resultado que hasta ahora nunca se había logrado.

Como resultado, el fabricante de chips de microfluídica u otros micro-devices puede integrar el sistema en sus líneas de producción, mejorando la fabricación, el control de calidad. Gracias a los datos obtenidos a tiempo real, el fabricante puede detectar rápidamente problemas o alteraciones en el proceso de fabricación, solventarlos, y disminuir la cantidad de productos no-conformes o defectuosos.

FASTTEST es un sistema completamente autónomo y, como tal, cuenta con un amplio conjunto de herramientas de diagnóstico automatizadas para un control confiable del hardware.

FASTTEST es también una garantía de calidad de cara a los usuarios finales de los microdispositivos. Actualmente, el principal mercado de los microdispositivos y chips de microfluídica es el sector médico, con el auge de los dispositivos desechables de uso en el punto de atención médica, por lo que el impacto a largo plazo de FASTTEST será beneficioso para la seguridad y la salud de todos los ciudadanos.

Con todo, este gran avance en el desarrollo de FASTTEST, para la inspección 3D no destructiva de chips de microfluídica y otros microdispositivos ha sido posible gracias al programa H2020 SME Innovation Associate Programme (referencia núm.739648), financiado a través de la “Executive Agency for Small and Medium-sized Enterprises” (EASME), establecida por la Comisión Europea para gestionar distintos programas de la Unión Europea.

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