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合成(スクリーニング)自動化ソリューション

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パラレル合成・コンビナトリアル合成等の合成ワークフローを
「CHEMSPEED」で完全自動化

将来的な労働力の減少が予想される中、R&Dにおいても省力化および労働力の代替として機械による実験フローの自動化が求められています。
しかしながら合成反応は複雑なワークフローやシビアな反応条件が必要となる場合が多いため、多様な分子設計や新規反応経路の探索による効率化が必要となります。通常は同じ出発原料を用いて数多くの実験を手作業で実施しなければなりません。
ラボオートメーションシステム「CHEMSPEED」が提供する自動化ソリューションのひとつには、自動合成システムもあります。CHEMSPEEDの革新的なテクノロジーにより、ほぼ全ての合成ワークフローを自動化することができ、ラボの効率化や劇的なアウトプット向上が可能となります。


CHEMSPEEDによる合成の自動化アプリケーション例

・ライブラリー合成
・多孔質材料の合成
・ポリマー合成
・反応条件のスクリーニング
・溶解性、安定性、互換性スクリーニング
・サンプルの前処理
・製剤スクリーニング
・ペプチドとオリゴ糖のパラレル合成
・有機合成
・リガンド合成
・有機金属合成
・リビング重合、制御された重合反応
・ナノマテリアル合成
・含浸
・バイオマス前処理と変換
・C-X カップリング, 水素化, ヒドロホルミル化, カルボニル化, メタセシス反応, 酸化… スクリーニング
・ポリオレフィン溶液及びスラリー相スクリーニング


ラボオートメーションの究極形ーR&Dサイクルの完全自動化

CHEMSPEEDは研究開発における各ステップで
ハイスループット&ハイアウトプットな自動化を実現します

CHEMSPEEDは、R&Dにおける各ステップをオートメーション化するプラットフォームシステムです。
サンプル前処理から合成、プロセスリサーチ、処方開発、テスト(品質管理)といった複雑で高精度を求められる工程において、それぞれの実験のために開発された高機能モジュールをラインナップ。多様なオプションと組み合わせることで、ユーザーのニーズに合わせた独自の自動化装置としてご提供いたします。

ウェビナー

日本語字幕を追加いたしました

Combining AI and Automation Towards The Prediction of Crystal Structure Landscape-デジタル設計と機能性材料の発見-

本動画はChemspeed TechnologiesによるR&DおよびQCラボの自動化・デジタル化に関するウェビナ―に日本語字幕を追加したものです。


研究開発の自動化をテーマとしたウェビナーをアーカイブで公開中

製造メーカーChemspeed Technologiesでは様々な業界における研究開発の自動化をテーマにウェビナーを開催しております。過去に開催されたウェビナーはアーカイブでご覧いただけます。

ARTIFICIAL INTELLIGENCE DRIVEN AUTONOMOUS LAB BY IBM & CHEMSPEED

視聴はこちらから(外部サイト)

The IBM and Chemspeed collaboration opens doors for a new era in synthetic chemistry with wide implications for the pharmaceutical and chemical industry.
Teodoro and his team push the boundaries of AI-driven lab-automation at IBM Research Europe and have successfully implemented predictive retro-synthesis in silico with the autonomous execution by a Chemspeed automated synthesis workstation.


HOW TO BENEFIT FROM DIGITALIZATION IN REGULATED COSMETICS QUALITY CONTROL

視聴はこちらから(外部サイト)

The cosmetics industry is experiencing a historic disruption. This requires timely adaptation in R&D and QC due to harsher regulations and fast changing formulations.


DATA SCIENCE-DRIVEN AUTONOMOUS REACTION OPTIMIZATION BY UBC, MERCK CO., INC. AND CHEMSPEED

視聴はこちらから(外部サイト)

Data driven high-throughput experimentation is enabling accelerated screening within pharmaceutical companies. New data science tools combined with machine learning are being implemented to efficiently tackle multivariate reaction optimization challenges.
Melodie Christensen, from Merck & Co., Inc., and UBC will give an overview of the use of automation in her Data Rich Experimentation (DRE) lab and her move towards autonomous reaction screening in conjunction with digitalization.


MACHINE LEARNING-DRIVEN DIGITAL TRANSFORMATION OF THE COATING INDUSTRY

視聴はこちらから(外部サイト)

We are pleased to announce Dr. Jost Göttert and Dr. Christian Schmitz from the HIT Institute of Surface Technology based at the Hochschule Niederrhein in Krefeld.
Our guests will present recent advances in digital chemistry related to high throughput experimentation and machine learning which enables acceleration and optimization of coatings formulation development.
They will illustrate their “iHIT Solution Engine” process with practical examples, and discuss how to use the Digital Model Information.


ACCELERATED MATERIALS DISCOVERY ENABLED BY SYNTHETIC SYSTEMS

視聴はこちらから(外部サイト)

ACCELERATED MATERIALS DISCOVERY ENABLED BY SYNTHETIC SYSTEMS Dr. Alan Aspuru pushes the boundaries of autonomous lab work by combining computation, machine learning and workflow solutions. Together with collaborators around the globe he conceives platforms with the ability to self-optimize their output and, bit by bit, decrypt the art of chemistry.
Alan will present a DARPA-funded collaboration involving the groups of Lee Cronin, Jason Hein, Bartosz Grzybowski and Marty Burke that aims to create self-driving laboratories and make better optoelectronic materials. We will discuss the project alongside recent progress in AI for chemistry.


CHEMSPEED自動合成ユニット「ISYNTH」

CHEMSPEEDの合成用ユニット「ISYNTH」は、パラレル合成またはコンビナトリアルライブラリー合成のための統合型モジュールで、不活性雰囲気または圧力下でも、広範囲の合成操作を可能にします。
使い捨てガラスリアクターまたはバイアル、再利用可能なダブルジャケットリアクター、パラレル合成用のマイクロ波リアクターなどの反応槽と、還流・ろ過・エバポレーション・乾固・加熱及び冷却(-70~200℃)・振とうなど様々な反応条件を設定することができるプレートとを組み合わせて構築します。
ロボットアームが各種ハンドリングツールを自動交換し、液体だけでなく固体・粉体も高精度で秤量しながら分注することが可能です。
また、オプションモジュールを追加することで固相抽出や光化学反応などのフローも行えます。

主な特長

・使い捨てガラスリアクターまたはバイアル、再利用可能なダブルジャケットリアクター、パラレル合成用のマイクロ波リアクター
・還流、ろ過、エバポレーション、乾固、加熱及び冷却(-70~200℃)、振とう
・周囲気圧および最大100 barでの小規模合成が可能
・振とうまたはタンブルスターラーによる混合が可能
・液体、固体、粉体サンプルの調製、多段階合成、後処理、精製、分析、およびサンプルの保管場所への移動などの操作が可能
・分注量、攪拌速度、温度、時間などのデータは、読み取り専用のログファイルに自動的に保存
・Excelや他のソフトウェアに結果を取り込むための便利なインターフェースを備えたデータへの簡単なアクセス


合成自動化のワークフロー例


「ISYNTH」の基本構造

ISYNTHは、
・加熱および冷却、シェーキング、還流、エバポレーション、乾固、ろ過、光化学反応(オプション)などの各種反応条件を設定できるモジュール/プレート
・各種サンプル分注ツール(固体・粉体・液体~高粘性液体に対応)
・各種リアクター
これらを目的のフローに応じ必要なモジュールを組み合わせて構成します。

CHEMSPEED独自のアレイ合成リアクター技術
使い捨てバイアルと再利用可能なダブルジャケットリアクター

パラレルリアクターブロックとリアクターアレイ

・バルブシステム(セラミックまたはステンレス製)により合成リアクターの密閉性を高め、最低10 mbarまでの減圧条件でオンラインエバポレーションが可能。また、セプタム不要で不活性雰囲気化でのパラレル合成も可能
・ボルテックス混合(最大1400rpm)中でもリアクターにアクセス
・反応性の高い敏感な試薬の使用や不活性反応条件、低温化学に対応
―合成リアクターの不活性化(真空引き/不活性ガス供給サイクル)
―ワークステーション全体(フード内部)の不活性化
・オプションで粘性液体を疑似的に機械攪拌することが可能
・標準的な加熱および/またはマイクロ波条件での合成が可能
・使い捨てガラスアレイリアクター用の、振とう、加熱可能なクリンプラックやスクリューラックが使用可能

使い捨てガラスリアクター

・液相及び固相合成に対応
・洗練された使い捨てリアクター
・周囲圧力もしくは最大100barの加圧条件
・不活性ガス下もしくは活性ガス下条件
・真空引き、ろ過、エバポレーション、液/液抽出、結晶化など
 多様な後処理
・ライブラリー合成のための分岐及び多段階プロトコル
・ペプチドのライブラリー合成(peptide wizard software).

マイクロウエーブリアクター(使い捨てバイアル)

 


各機能の動画

パラレル合成用リアクター「ISYNTH」

4 Needle Headによる液体分注、GDUツールによる粉体分注、加熱および冷却、振とう、還流、ろ過などの動作が可能です。


「ISYNTH」の使い捨てガラスリアクター

使い捨てガラスバイアルにおける自動アレイ合成


固体・粉体の高精度秤量付き分注ツール

搭載する分注ツールはワークフローに応じて選択可能です


触媒スクリーニングの自動化

触媒スクリーニングのワークフロー例


自動化装置構成例

CHEMSPEEDのプラットフォームサイズは搭載するシステム類によって選択可能で、お客様のニーズに基づいて必要な機能を搭載して提供します。

実験ステップごとに選べるシステム

・サンプル調製…LIQUIDOSE / SWIP / POWDERDOSE / SWILE
・合成…ISYNTH
・プロセスリサーチ…MULTIPLANT / AUTOPLANT
・処方開発…FORMAX
・アプリケーションまたはテスト…APPLICATOR、INVESTIGATOR
これらの特定のタスク専用のシステムをベースにカスタマイズして統合プラットフォームシステムを組み上げます。

プラットフォームのサイズ(W×D×H)

・FLEXプラットフォーム:90×90×200 cm
・SWINGプラットフォーム:148×91×186 cm
・SWING XLプラットフォーム:235×95×192 cm

また、FLEX同士を組み合わせることで、製品開発全体のソリューションを自動化する統合型ステーション「FLEXSHUTTLE」もございます。詳しくはお問い合わせください。


ISYNTHシステムのSWING搭載例

ソフトウェア:AutoSuite

CHEMSPEEDのソフトウェア「AutoSuite」は、前処理・合成・処方開発・プロセスリサーチなど様々なシステムのワークフローの構築・コントロールが可能。すべてのCHEMSPEEDプラットフォームと3rdパーティシステムのソフトウェア・ハードウェアを制御します。

ドラッグ&ドロップの簡単操作。ワークフローの構築・実行、分析からレポート作成まで


固体・粉体・粘性液体用の高精度秤量付分注ユニット

CHEMSPEEDの秤量機能付き分注ユニット「GDU」シリーズは特許取得済みの分注ツールです。GDUシリーズはツール内に天秤機能を備えており、重量ベースでの分注を行います。
ツール自動交換機能を備えたロボットアームによって、各ツールがシステム内を移動し秤量しながらの分注が可能です。
この他に体積ベースで液体のハンドリングを行う「The 4-Needle Head」もございます。

固体・粉体サンプルの分注

GDU-P

1 mg~100 g
(秤量の精度:1mg 備え付けの天秤で10μg)

GDU-P(fd)

0.1 mg~20 g
(秤量の精度:0.1mg 備え付けの天秤で10μg)

SWILE

0.1 mg~30 mg
(秤量の精度:0.1mg 備え付けの天秤で10μg)

液体~粘性液体の分注

GDU-V

1 mg~100 g(重量ベース)
粘度範囲:1mPa・s~15Pa・s程度
調剤コンテナ容量:100μLから12.5 mLまでの使い捨ての容積式シリンジ

GDU-HV

1 mg〜100 g
粘度範囲:1 mPa・s〜500'000 mPa・s
加熱時の粘度範囲:ワックスまたは溶融粘度が500'000 Pa・s未満の物質まで
調剤コンテナ容量:65 mL

4 Needle Head

1 mL、10 mL、25 mL(体積ベース)
粘度範囲:1 mPa・s〜200 mPa・s
・HPLCへのインジェクション
・pH測定
・有機層除去(液液抽出)

オプション機能

光化学反応:Photochem Plate

・48×8 mLまたは48×2 mLのサイズのISYNTHブロックに対応しています。
・バイアルごとに1つまたは2つのLED光源が使用できます。
・ブルーライト及び/またはUV照射が使用できます。
 例えば460nm、420nm、395nm、365nmの波長がありますが、ご要望に応じて他の波長もご選択いただけます。
・光強度は無段階で制御できます。
・バイアルあたり1Wの高出力LEDでの照射が実施できます(ただし、波長によりこの限りではございません)。
・「ライン」ごとに同じ強度と色での照射が可能:ISYNTHは8つのラインに分割され、同じラインの各6バイアルは同じ出力/色となります。
・光反応中の最大振とうスピードは200 rpmです。
・光化学反応モジュールは自動的に移動できます。
・光化学反応中は不活性ガス下での操作が可能です。
・化学的に安定な接液材料、石英窓、ステンレス鋼を使用しています。

MTP pressure block

・加圧(~100bar)
・加熱、冷却(-20~150℃)
・シェーキング
・イナート化
・様々な反応性ガス(H2、CO、O2、NH3など)の供給が可能です。
・振盪、加熱、冷却が可能です。
・シーリングの自動開閉が可能です。

SPEラック

固相抽出用のラックです。
カートリッジ容量は1mLと3mL
1mL SPEカートリッジラックは80本まで搭載可
オプションで3mL容量のカートリッジラックもあります
8mLコレクションバイアルラックは80本まで搭載可
ドレインライン付き廃液受け

Biotage Initiator™EXPマイクロ波シンセサイザー

・ハイスループットのマイクロ波による合成および処理が可能です。
・バッチもしくは連続でのマイクロ波合成に対応しています。
・キャッピング/クリンピング/グリッピング、多段階合成、後処理、オンラインでの運搬
 および分析のための試薬前処理などが可能です。
・均一な熱分布と正確な温度および圧力制御を備えたシングルモードのマイクロ波システムです。
・最適な安全性と信頼性。
・これまでに実績のあるマイクロ波合成方法の、3600種類以上のデータベースへの
 アクセスが可能です。
・オプションとして複数台のマイクロ波合成装置を統合することができます。

製品カタログ・資料

製品に関するご質問などは下記フォームよりお気軽にお問い合わせくださいませ。
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実例紹介

筑波大学の落合陽一准教授とデジタルネイチャー研究室の皆様が
ICReDD長田裕也特任准教授のラボにてCHEMSPEEDを見学されました

1/4(火)、筑波大学 図書館情報メディア系 デジタルネイチャー研究室より、落合陽一 准教授、伏見龍樹 助教、頃安祐輔さん(情報学群 情報メディア創成学類 4年)がICReDD長田裕也特任准教授のラボに来訪され、ラボの研究設備である化学合成自動化装置を視察されました。
~北海道大学 化学反応創成研究拠点(ICReDD)のサイトより~
筑波大より、落合陽一 准教授とデジタルネイチャー研究室の皆さまが来訪されました