小規模実験の自動化による研究開発の効率化と再現性向上

第1部 小規模且つ柔軟な自動化実現へ向けた戦略の立て方とラボラトリーオートメーション化

(2026年3月16日 10:30〜12:00)

　古い実験装置や複雑な湿式分離の操作を自動化するラボラトリーオートメーションシステムの構築戦略を、講演者が開発してきたシステムを実例として取り上げつつ解説いたします。 　具体的には、研究用原子炉に設置されている特殊な元素分析装置や、放射性核種の分析前処理の自動化システムを紹介します。実験自体は特殊ですが、それらのシステムに組み込まれている自動化のノウハウやアイデアは非常に汎用性の高いものです。また研究開発の中で生まれた実験自動化に役に立つ発明品も幾つか紹介いたします。

1. ラボラトリーオートメーションの現状
2. システム設計戦略の立て方
   1. ハードウェア設計の戦略
   2. ソフトウェア開発の戦略
   3. バグフィックスとメンテナンス戦略
3. これが究極のラボラトリーオートメーションだ
   1. 自動即発ガンマ線分析システム
   2. 半自動Sr-90分析前処理システム
   3. 自動Se-79分析前処理システム
   4. デモ用分注・濾過システム
   5. 小規模実験の自動化に役立つ発明品
      1. 減圧濾過を簡便にする「ろかすま」
      2. 外部制御マイクロピペット「ぴぺすま」
      3. 振動スパーテル
      4. 有機元素分析用試料被覆装置
4. 今何をすべきか
• 質疑応答

第2部 小規模実験自動化における手作業の代替を目指した柔軟ロボットシステム

(2026年3月16日 13:00〜14:30)

　ロボットが人間のように汎用的に実験作業を行うためには、ハードウェアの柔軟性と学習による適応能力の両立が鍵となる。 　本講演ではまず、粉体や粘性体などのすくい取りや秤量といった作業を実現する柔軟エンドエフェクタ「SCU-Hand」の開発について紹介する。続いて、ロボットによる実験自動化の研究動向を参照しつつ、柔らか手首機構を用いた学習制御による実験タスクの実現について述べる。これらを通して、既存のロボットによる小規模実験自動化の課題を具体化し、解決策としての柔軟メカニズムの適応可能性について議論する。

1. はじめに
   1. 講演者の略歴
   2. オムロンサイニックエックス株式会社について
   3. ロボットによる人間の作業代替への課題
   4. 硬いロボットに対するソフトロボットの優位性
2. 粉体すくい取りのための柔軟エンドエフェクタ「SCU-Hand」
   1. 粉体ハンドリングにおける自動化の重要性
   2. ロボットにおけるすくい取りタスクの課題
   3. SCU-Hand の基本構造と円錐型サイズ可変機構
   4. 粘性流体、脆弱物体への応用
   5. 小瓶への少量投入及び秤量機能の実現
3. ロボットによるマテリアル合成自動化の研究動向
   1. 実験工程自動化の重要性と課題
   2. ロボットによる実験工程の代替
   3. 弊社での実験自動化に向けた取り組み
4. 柔軟ハンドとロボット学習
   1. 研究背景とロボットの柔軟性の必要性
   2. 柔軟手首を用いた接触タスクの例
   3. 学習制御の活用と効果
5. まとめと今後の展望
• 質疑応答

第3部 小規模な実験自動化によるR&D効率化と再現性向上

- 現場に合ったスモールスタートの道筋 -

(2026年3月16日 14:45〜16:15)

　近年、マテリアルズ・インフォマティクスやAIの進展に伴い、実験の自動化 (ラボオートメーション) への関心が高まっています。しかし、高価な大型装置の導入はハードルが高く、小規模な実験室での実現は困難と思われがちです。 　本講演では、市販のロボットアームや電子工作、3Dプリンタを活用した「安価で・小さく始める」実験自動化の手法を、具体的な開発事例や失敗談を交えて解説します。単純作業の代替だけでなく、実験の再現性向上やデータ管理、AI活用を見据えた研究開発の効率化について実践的な知見を共有します。

1. 研究開発における「実験の自動化」の必要性と背景
2. 自動化のメリット
   • 効率化
   • 再現性向上
   • 属人性の排除
3. 導入の障壁と対策
   • 予算
   • スペース
   • 安全設計
   • 必要なスキル
4. 自動化の対象選定
   • 人間が苦手な作業とロボットが得意な作業
5. 機器選定のポイント
   • ホビー用ロボットと産業用ロボットの違い
6. 実例1 : 固相反応法における粉末秤量・混合プロセスの自動化
7. 実例2 : X線回折 (XRD) 測定における試料搬送の自動化
8. 身近なツールの活用
   • 電動ピペットの分解と外部制御化 (電子工作)
9. 制御回路の基礎
   • Arduinoを用いた信号制御
10. 3Dプリンタを活用した実験器具・専用アタッチメントの設計と製作
11. Pythonによるロボットアームと周辺機器の連携制御
12. 失敗から学ぶ装置改良のプロセス (単一機能から複合機能へ)
13. 小規模実験室におけるデータ管理とシステム連携
14. 研究室内LLM (RAG) の導入によるナレッジ共有と検索効率化
15. 自動化から自律化へ
    • AI実験条件推薦システムとの統合
16. 今後の展望とまとめ
• 質疑応答