ロボットアームによる実験自動化プロジェクト-東北大学の研究力を世界一に

ロボットアームによる実験自動化プロジェクト-東北大学の研究力を世界一に

研究の効率化：ソフトウェアから実験作業の自動化へ

私は工学部の化学バイオ学科で有機化学の研究を進める中、研究には直接関係のない作業や雑務に多くの時間を費やす問題に直面しました。特にデータの集計・解析に1日以上かかることがあり、この課題を解決するため、ソフトウェアの自動化を試み、VBAを用いてデータ解析を効率化しました。しかし、ソフトウェアの限界を感じ、2022年10月には物理的な実験作業の自動化を目指し、ロボットアームを株式会社TechShare様からお借りし、2023年5月にはカラム精製の自動化を実現しました。現在はさらなる実験作業の自動化を目指して活動しています。私たちのプロジェクトは、研究の効率化と実験作業の自動化を追求するもので、これからも研究者の作業を簡素化・効率化するための取り組みを続けます。さらに、培った自動化技術を他の研究室にも導入し、東北大学全体の研究力の向上に貢献したいと考えています。ロボットアームの購入には一定の費用が掛かるため、その資金調達としてともプロに応募させていただきました。

While conducting organic chemistry research in the Department of Chemical Biology at the Faculty of Engineering, I faced the issue of spending a significant amount of time on tasks and chores unrelated to the research itself. In particular, data aggregation and analysis would sometimes take more than a day. To address this challenge, I attempted software automation and used VBA to streamline data analysis. However, feeling the limitations of software, in October 2022, I aimed to automate the physical experimental tasks. I borrowed a robotic arm from TechShare Inc., and by May 2023, I successfully automated column purification. Currently, I am working towards further automating experimental tasks. Our project pursues the efficiency and automation of research, and we will continue our efforts to simplify and streamline the tasks of researchers. Furthermore, we intend to introduce the automation techniques we've developed to other labs, aiming to enhance the overall research capabilities of Tohoku University. Since purchasing a robotic arm involves significant costs, I have applied to TomoPro for funding assistance.

研究の核心へ：ロボットアームによる効率化と研究の質の向上

研究活動の核心は結果の分析と深い考察にあり、研究者の時間はこれらの活動に注力すべきです。しかし、多くの研究室では繰り返しの手作業に多くの時間が割かれています。既存の自動化装置は高価で、特定のテーマに特化しているため汎用性に欠けます。私たちは、ロボットアームによってこれらの課題を解決します。先端パーツを交換することで、多様な研究操作を半自動化し、一つの装置で複数の研究テーマに対応することが可能です。このプロジェクトを通じて、研究者が分析と考察に専念できる環境を整え、研究の生産性を向上させ、ヒューマンエラーを削減し、高品質な研究結果を早期に提供することを目指します。

The essence of research lies in the analysis of results and deep contemplation, and researchers should devote their time primarily to these activities. However, in many labs, a significant amount of time is spent on repetitive manual tasks. Existing automation equipment is expensive and lacks versatility as they are specialized for specific themes. We address these challenges with the use of a robotic arm. By swapping out the end-effector components, we can semi-automate a variety of research operations, allowing a single device to cater to multiple research themes. Through this project, we aim to create an environment where researchers can focus solely on analysis and contemplation, thereby enhancing research productivity, reducing human errors, and providing high-quality research results more promptly.

実験自動化の拡充：ロボットアームを中心に

私たちの活動は、東北大学の各研究室での実験作業をロボットアームを通じて効率化することに焦点を当てています。TechShare社のロボットアームと自製したマイクロシリンジのエンドパーツでカラム精製実験の自動化を達成しており、さらに多様な研究分野での自動化ニーズをアンケートやヒアリングで特定しています。寄附資金は、新たな自動化技術の開発とその技術の他の研究室への提供のために使用されます。具体的には、エンドパーツの開発資金や6軸のロボットアーム購入費用、そして他の研究室へのロボットアーム導入とその後の改良活動に寄附資金を充てます。活動期間としては、普段から活動しているため開始期日はなく、今後も活動していくので終了期日もありません。資金調達によって更にプロジェクトの活動の促進が期待できます。

Our initiative focuses on streamlining experimental tasks in various research labs at Tohoku University through the use of robotic arms. We have achieved the automation of column purification experiments using TechShare's robotic arm combined with a custom-made microsyringe end-effector. Furthermore, we have identified automation needs in diverse research fields through surveys and interviews. The donated funds will be used for the development of new automation technologies and to provide these technologies to other research labs. Specifically, the funds will cover the development costs of end-effectors, the purchase of 6-axis robotic arms, and the introduction and subsequent improvements of robotic arms in other labs. As for the activity period, there is no start date since we are continuously active, and there is no end date as we plan to continue our efforts indefinitely. With the secured funding, we anticipate further acceleration of our project activities.

研究の進化、社会への波及、そして日常の未来：ロボットアームの可能性

私たちのプロジェクトの中心的な成果は、研究者がロボットアームの自動化技術を継続的に利用できる環境を築くことです。現状、多くの研究室は資金的制約やテーマの変動による導入の障壁に直面しています。私たちの取り組みは、これらの課題を解消し、研究者が自動化装置を持続的に使用できるシステムを構築することを目指しています。さらに、新たなエンドパーツの開発を通じて、自動化装置に新たな価値を付加します。

このプロジェクトの成功は、研究者が研究に集中できる環境の整備を通じて、東北大学の研究力の向上をもたらすことです。しかし、その影響は東北大学だけに留まらず、科学界全体、さらには社会全体にも広がると考えています。実験作業の自動化は、研究の再現性と精度を向上させ、科学研究の信頼性と透明性を強化します。研究者が反復的な実験作業から解放されることで、創造的な研究活動に専念でき、新しい発見や革新的なアイデアの創出が期待されます。

さらに、科学研究の効率と品質の向上は、新薬の開発や環境・エネルギー問題への解決策の発見など、社会全体の利益となります。このプロジェクトが成功すれば、その成果は他の分野や研究者とも共有され、科学研究全体の効率化と進歩に寄与することが期待されます。そして、ロボットアームの技術の普及と進化は、日常生活においても多岐にわたる場面での活躍が期待され、私たちはそのような未来にも貢献していきたいと考えています。

The central achievement of our project is to establish an environment where researchers can continuously utilize robotic arm automation technology. Currently, many research labs face barriers to adoption due to financial constraints and shifts in research themes. Our initiative aims to address these challenges and build a system where researchers can sustainably use automation devices. Additionally, by developing new end-effectors, we add new value to the automation equipment.

The success of this project will enhance Tohoku University's research capabilities by creating an environment where researchers can focus solely on their studies. However, its impact is not limited to Tohoku University; we believe it will extend to the entire scientific community and even broader society. Automating experimental tasks improves the reproducibility and accuracy of research, strengthening the reliability and transparency of scientific studies. By freeing researchers from repetitive experimental tasks, they can concentrate on creative research activities, fostering new discoveries and innovative ideas.

Furthermore, improvements in the efficiency and quality of scientific research will benefit society as a whole, such as in the development of new drugs or finding solutions to environmental and energy issues. If this project succeeds, its results will be shared with other fields and researchers, contributing to the overall efficiency and advancement of scientific research. The proliferation and evolution of robotic arm technology are also expected to play significant roles in various aspects of daily life. We aspire to contribute to such a future.

プロジェクトメンバーに関する情報

稲川雅也；工学研究科バイオ工学専攻M2

増野巽哉：工学研究科応用化学専攻M2

宮内元睦：工学研究科応用化学専攻M1

吉村悠汰：工学部機械知能航空工学科2年

私自身、有機合成の研究室で3年間、有機合成の深い知識を学び取る中で、研究の効率化の重要性を痛感しました。この課題を解決するため、プログラミングの学習を始め、ソフトウェアの自動化技術を取り入れました。さらに、実験の自動化を実現するためにロボットアームの導入も試みました。

自動化の可能性を感じ取り、これをより多くの研究者や研究室に広めたいという思いから、志を同じくするメンバーを集めて団体を立ち上げました。メンバーそれぞれが持つ専門知識や技術を活かし、役割を明確に分担しながら、研究の課題収集やロボットアームのエンドパーツの改良などの活動を進めてきました。

私たちの団体は、研究の効率化と質の向上を目指して日々活動しています。これまでの経験を活かし、研究の自動化技術をさらに進化させ、多くの研究者にその恩恵をもたらすことを目指しています。

The central achievement of our project is to establish an environment where researchers can continuously utilize robotic arm automation technology. Currently, many research labs face barriers to adoption due to financial constraints and shifts in research themes. Our initiative aims to address these challenges and build a system where researchers can sustainably use automation devices. Additionally, by developing new end-effectors, we add new value to the automation equipment.

The success of this project will enhance Tohoku University's research capabilities by creating an environment where researchers can focus solely on their studies. However, its impact is not limited to Tohoku University; we believe it will extend to the entire scientific community and even broader society. Automating experimental tasks improves the reproducibility and accuracy of research, strengthening the reliability and transparency of scientific studies. By freeing researchers from repetitive experimental tasks, they can concentrate on creative research activities, fostering new discoveries and innovative ideas.

Furthermore, improvements in the efficiency and quality of scientific research will benefit society as a whole, such as in the development of new drugs or finding solutions to environmental and energy issues. If this project succeeds, its results will be shared with other fields and researchers, contributing to the overall efficiency and advancement of scientific research. The proliferation and evolution of robotic arm technology are also expected to play significant roles in various aspects of daily life. We aspire to contribute to such a future.

＜ご注意事項＞
・このプロジェクトは目標金額の達成有無にかかわらず、ご寄附をいただいた時点で申し込みが確定し、その後のキャンセルはできませんのでご注意ください。
・目標金額を超えるご寄附があった場合は、「ともに・プログラム」をはじめとする学生支援のために活用させて頂きます。
 
＜税制上の優遇措置等について＞
本プロジェクトへのご寄附は、東北大学へのご寄附となり、確定申告をしていただくことにより税制上の優遇措置が受けられます。
※日本の納税者のみ対象となり、海外の方は優遇を受けることはできません。
詳しくはこちらをご覧ください。

寄附をされた方には、後日「寄附金領収証明書」を送付致します。
確定申告の際は、ご本名と現住所（住民票に記載のご住所）、法人様の場合は登記簿上の名称とご住所での領収証明書が必要となりますので、ご注意ください。

なお、本プロジェクトへのご寄附は、「東北大学基金」の顕彰の対象とさせて頂きます。

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