【講演概要】
本講座は、「再現性の高い研究体制」と「高速に回るR&D」を両立させるための具体策を、実運用の事例と設計ノウハウに基づいて解説します。高額な専用装置だけに依存せず、電動ピペットの改造や3Dプリント治具、ホビー級ロボットアームとPython制御の組み合わせなど、現場に合う“スモールスタート”の道筋を提示します。さらに、XRDを含む計測の自動化、ログとメタデータの一元管理、研究室内RAGによるナレッジ継承までを通しで扱い、再現性向上(標準化・属人性排除・トレーサビリティ確保)とR&D効率化(並列化・終日運転・エラー低減)を、短期で効果が出る施策から順に設計できるようにします。将来の全自動化・自律化を見据えたロードマップも示し、導入判断と投資対効果の見極めに資する実務的な視点を提供します。
【受講対象】
・実験自動化・装置導入を検討するエンジニア/テクニシャン
・材料・化学系の研究者(合成、計測、解析)
・品質保証・生産技術で再現性と標準化を推進する担当者
【受講後、習得できること】
・自ラボの作業を「再現性」と「効率」の観点で棚卸しし、自動化候補を特定する方法
・低コスト構成(ロボットアーム+3Dプリント+Python)でのPoC設計と費用・期間の見積もり
・電動ピペット改造の設計要点と安全面の留意点
・改良プロセスの進め方(失敗要因の特定→設計改善→再評価)とスケールアップの勘所
・将来の自律化(条件推薦→実験→改善)に向けたロードマップの描き方
1.趣旨・背景:MIの基盤としてのラボオートメーション/ 再現性とR&D効率の両立を全体像から提示。
2.研究紹介と成果:ロボット協働実験・自動XRD・自動相同定/ 候補探索〜検証までの一連の取り組みと新物質発見。
3.自動化の効果:ミス低減・追跡容易化・労働時間削減・標準化・属人性排除といった再現性向上の実利。
4.合成プロセス全体像:前駆体合成→焼成→相同定・構造解析→XRDの自動測定までを工程別に整理。
5.固相反応と湿式の自動化:スラリー法(分注・遠心→焼成)と湿式(振とう・前処理等)の標準化と並列化。
6.XRD自動測定と解析:複数試料の連続測定、解析基準の統一、試料準備の自動化で処理スループットを向上。
7.スモールスタート:電動ピペット改造+3Dプリント治具から始める低コスト導入の道筋。
8.ロボットアーム選定・制御
8.1 ホビー/産業機の比較、事例
8.2 Python制御とアタッチメント設計の勘所。
9.導入の勘所(対象選定・安全・コスト):
9.1 人が苦手な作業や終日運転を優先
9.2 接触・配線・騒音等の安全設計
9.3 4軸・6軸・3Dプリンタ・AGVの費用感と設置期間。
10.展望(搬送と自律化):
10.1 大学ラボにおける装置間搬送の現実的制約
10.2 “自動化から自律化”へのステップ(条件推薦→実験→改善)。
【質疑応答】
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