カラム精製の自動化に挑戦！ロボットアームによる実験自動化プロジェクト

コンテンツ

はじめに

本記事では、化学研究の効率化を目指し、有機合成実験におけるカラム精製の自動化装置の開発について紹介します。

背景

化学研究者の目的は、実験を行うことではなく、実験から得られたデータをもとに現象を考察したり、次のプランを検討したりすることです。しかし、実験の一部であるカラム精製は手作業による作業が主であり、時間がかかり、研究者の負担も大きいという問題があります。

私たちのプロジェクトは、化学研究をより効率的にするために、実験の自動化を目指しています。研究者の目的は、実験を行うことではなく、実験から得られたデータをもとに現象を考察したり、次のプランを検討したりすることだと考えています。

課題

カラム精製は、有機合成実験の中でも特に手間と時間がかかる工程の一つです。この工程では、化合物を純粋な形に分離・精製するために、シリカゲルカラムを用いて様々な溶媒を通す作業が必要となります。このカラム精製の工程は、手作業による操作が律速となり、効率化の課題となっていました。

解決策

カラム精製の工程を自動化することで、研究者の負担を大幅に軽減し、実験の効率を大幅に向上させることが可能となります。

実装方法

ステッピングモーター、マイコン、3Dプリンターを使用してビーカーの回転台を作成しました。これにより、三角フラスコの取り換えが自動化されます。カラム管のコックの開閉は、サーボモーターを使用して行います。これにより、精製過程の流量制御が自動化されます。カラム精製でセットで行われるTLC分析も自動化しました。ロボットアームにマイクロシリンジを取り付けることで、TLCプレートにサンプルを添加する部分を自動化しました。マイクロシリンジの洗浄も自動化しました。これにより、サンプルの交差汚染を防ぐことができます。