JP7807780B2 - Chemical Experiment Equipment Construction System - Google Patents
Chemical Experiment Equipment Construction SystemInfo
- Publication number
- JP7807780B2 JP7807780B2 JP2021179933A JP2021179933A JP7807780B2 JP 7807780 B2 JP7807780 B2 JP 7807780B2 JP 2021179933 A JP2021179933 A JP 2021179933A JP 2021179933 A JP2021179933 A JP 2021179933A JP 7807780 B2 JP7807780 B2 JP 7807780B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- unit
- experimental
- sceu
- experiment
- units
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)
Description
本発明は、化学実験装置構築システムに関する。 The present invention relates to a chemical experiment equipment construction system .
一般的に、化学実験を行う際には、以下のようなサイクルを行っている。まず、実験のアイデアを思いつくと、実験の工程やパラメータなどの詳細を設定し、その実験のための装置やシステムを設計する。次に、その設計に従って、装置やシステムを構築した後、実際に実験を実施する。実験により得られた結果や成果を検証した後、その実験結果や成果に基づいて考察を行う。その考察の結果、新たな実験のアイデアが得られ、同様にして新たな実験によるサイクルを繰り返す。 Generally, when conducting a chemical experiment, the following cycle is followed: First, an idea for the experiment is conceived, details such as the experimental process and parameters are determined, and the equipment and systems for the experiment are designed. Next, the equipment and systems are constructed according to the design, and the experiment is actually carried out. After verifying the results and outcomes obtained from the experiment, consideration is made based on those results and outcomes. As a result of that consideration, new experimental ideas are obtained, and the cycle is repeated with new experiments.
このような化学実験のサイクルにおいては、従来、一部の工程で自動化が進んでおり、例えば、コンピュータやＡＩ（人工知能）を利用して、実験の詳細の設定や、実験装置や実験システムの設計、実験結果や成果に基づいたフィードバックなどが自動的に行われている（例えば、非特許文献１参照）。また、実験の実施や、実験結果や実験成果の検証は、いわゆるオートメーションにより自動的に行われており（例えば、非特許文献２または３参照）、近年では、コンピュータやＡＩ（人工知能）を取り入れた自動化が進められている（例えば、非特許文献４または５参照）。 In this cycle of chemical experiments, some steps have traditionally been automated. For example, computers and AI (artificial intelligence) are used to automatically set up experimental details, design experimental equipment and systems, and provide feedback based on experimental results and outcomes (see, for example, Non-Patent Document 1). Furthermore, the execution of experiments and the verification of experimental results and outcomes are carried out automatically through so-called automation (see, for example, Non-Patent Documents 2 and 3), and in recent years, automation incorporating computers and AI (artificial intelligence) has been progressing (see, for example, Non-Patent Documents 4 and 5).
非特許文献１乃至５に記載のように、化学実験のサイクルでは、いくつかの工程で自動化が進められているにも関わらず、実験装置や実験システムを構築する工程については、自動化が進んでいないという課題があった。 As described in Non-Patent Documents 1 to 5, although automation has progressed in several steps in the chemical experiment cycle, there has been a problem in that automation has not progressed in the process of constructing experimental equipment and systems.
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、実験装置や実験システムを自動的に構築することができる化学実験装置構築システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in light of these problems, and aims to provide a chemical experiment equipment construction system that can automatically construct experiment equipment and experiment systems.
本発明者等は、実験装置や実験システムを構築する工程が自動化されていない原因を探った結果、伝統的な化学実験用の器具や装置を使用しているためであることを見出した。伝統的な化学実験用の器具や装置は、例えば、透明なガラス製品や、持ちやすいフラスコやビーカー、安定してぐらつかない装置、固定された装置、接続しやすいフレキシブルな電線やケーブルなど、ほとんどが２００年以上前に発明されたものであり、人や人の手で扱いやすいものである。しかし、これらの器具や装置を用いて、実験装置や実験システムを自動的に構築するのは、極めて困難である。 The inventors investigated the reasons why the process of constructing experimental equipment and systems has not been automated and discovered that this is due to the use of traditional chemical laboratory equipment and devices. Most of the traditional chemical laboratory equipment and devices were invented over 200 years ago and are easy to handle by hand, such as transparent glassware, easy-to-hold flasks and beakers, stable and non-wobbling equipment, fixed equipment, and easy-to-connect flexible electrical wires and cables. However, it is extremely difficult to automatically construct experimental equipment and systems using these instruments and devices.
そこで、本発明者等は、実験装置や実験システムを自動的に構築するために、伝統的な化学実験用の器具や装置に代えて、それらの器具や装置の機能を有する新たなデザインの実験ユニットを設計し、簡単なロボットの操作により、複数の実験ユニットを集めて、様々な実験装置や実験システムを構築可能なシステムに想到した。また、新たなデザインの実験ユニットを設計する際には、人の手よりもロボットや機械により操作を行いやすい形状にすると共に、全ての実験ユニットをできるだけ簡素化し、モジュール化することとした。 In order to automatically construct experimental equipment and systems, the inventors designed newly designed experimental units that have the functions of traditional chemical experiment tools and equipment, and came up with a system that can assemble multiple experimental units and construct various experimental equipment and systems using simple robotic operation. Furthermore, when designing the newly designed experimental units, they decided to give them a shape that would be easier to operate by robots or machines than by hand, and to simplify and modularize all experimental units as much as possible.
新たな実験ユニットの例を、図１に示す。図１（ａ）および（ｂ）に示すように、フラスコ（Flask）は、伝統的にはガラス製で、球殻の本体の上部に、円筒状の開口部を有した形状を成しているが、ロボットや機械で扱いやすくするために、立方体の内部に伝統的な形状の空洞を形成したものとする。また、図１（ｃ）および（ｄ）に示すように、電線（Line）は、伝統的にはフレキシブルであるが、ロボットや機械で扱いやすくするために、立方体の内部に埋め込んだものとする。また、図１（ｅ）および（ｆ）に示すように、チューブ（Tube）は、伝統的には細長い形状を成しているが、ロボットや機械で扱いやすくするために、立方体の内部に埋め込んだものとする。また、これらは、ガラス製やビニール製、ゴム製などである必要はなく、ロボットや機械で扱うのであれば、軽量である必要もなく、透明でなくともよいため、伝統的なものとは異なる素材で製造する。 An example of a new experimental unit is shown in Figure 1. As shown in Figures 1(a) and (b), a flask is traditionally made of glass and has a spherical shell shape with a cylindrical opening at the top. However, to make it easier for robots and machines to handle, a traditionally shaped cavity is formed inside the cube. As shown in Figures 1(c) and (d), an electric wire is traditionally flexible, but to make it easier for robots and machines to handle, it is embedded inside the cube. As shown in Figures 1(e) and (f), a tube is traditionally elongated, but to make it easier for robots and machines to handle, it is embedded inside the cube. Furthermore, these do not need to be made of glass, vinyl, rubber, etc., and since they can be handled by robots and machines, they do not need to be lightweight or transparent, so they will be made of materials other than traditional ones.
また、このような各実験ユニットを用いて、実験装置や実験システムを構築するシステムの一例を、図２に示す。図２（ｃ）に示すように、従来は伝統的な器具を複数組み合わせて実験装置を構築していたのに対し、図２（ｂ）に示すように、各器具の機能を有する新たな実験ユニット（Ａ～Ｄ）を準備し、図２（ａ）に示すように、コンピュータやＡＩなどによりロボットアームなどを操作して、基台（Platform）等の上にこれらの実験ユニットを自動的に積み重ねることにより、実験装置を構築する構成とする。 Figure 2 shows an example of a system for constructing experimental equipment or systems using these experimental units. While conventionally, experimental equipment was constructed by combining multiple traditional instruments, as shown in Figure 2(c), new experimental units (A-D) that have the functions of each instrument are prepared, as shown in Figure 2(b), and as shown in Figure 2(a), the experimental equipment is constructed by automatically stacking these experimental units on a base (platform) or the like using a computer or AI to operate a robotic arm.
すなわち、本発明に係る化学実験ユニット群は、複数種類の化学実験用の器具のうち、それぞれ少なくとも一つの器具の機能を有する実験ユニットを複数有し、各実験ユニットは、立体形状を成し、規格化された大きさの連結面を１または複数有し、前記連結面同士で互いに連結可能に設けられ、所望の化学実験の手順に応じて、各実験ユニットのうちの複数を互いに連結したり、連結を解除したりすることにより、各実験ユニットがそれぞれの機能を発揮して前記化学実験が進行するよう構成されていることを特徴とする。 In other words, the chemical experiment unit group of the present invention comprises a plurality of experiment units, each of which has the function of at least one of a number of types of chemical experiment equipment, and each experiment unit has a three-dimensional shape, one or more connecting surfaces of a standardized size, and is configured so that the connecting surfaces can be connected to each other, and by connecting or disconnecting multiple experiment units to each other according to the procedure of the desired chemical experiment, each experiment unit can perform its respective function and the chemical experiment can proceed.
本発明に係る化学実験ユニット群で、各実験ユニットは、規格化された大きさの連結面を有しているため、容易に連結面同士で互いに連結したり、連結を解除したりすることができる。また、各実験ユニットは、複数種類の化学実験用の器具のうち、それぞれ少なくとも一つの器具の機能を有しており、互いに連結したり連結を解除したりすることにより、それぞれの機能を発揮することができる。このため、所望の化学実験の手順に応じて、ロボットや機械等を用いて自動的に、各実験ユニットのうちの複数を互いに連結したり、連結を解除したりすることにより、実験装置や実験システムを自動的に構築することができ、その化学実験を行うことができる。 In the group of chemical experiment units according to the present invention, each experiment unit has a connecting surface of standardized size, allowing them to be easily connected to and disconnected from each other via the connecting surfaces. Furthermore, each experiment unit has the function of at least one of multiple types of chemical experiment equipment, and can fulfill its respective function by connecting and disconnecting it to each other. Therefore, by automatically connecting and disconnecting multiple experiment units to and from each other using a robot or machine, etc., according to the procedure of the desired chemical experiment, an experiment apparatus or experiment system can be automatically constructed, and the chemical experiment can be carried out.
各実験ユニットは、ロボットアームなどのロボットや機械等で移動などの操作をするのに適した立体形状を成していることが好ましく、特に、モジュール化された立体形状、すなわち規格化された形状や大きさを有していることが好ましい。また、立方体や円柱、直方体などの簡素化された立体形状を成していることが好ましい。また、各実験ユニットは、所望の化学実験が可能であれば、いかなる素材から成っていてもよい。また、ロボットや機械等で操作可能な重さであれば、いかなる重さであってもよく、特に軽量化されている必要はない。また、透明であっても透明でなくてもよい。 Each experimental unit preferably has a three-dimensional shape suitable for movement and manipulation by a robot or machine, such as a robotic arm, and is particularly preferably a modular three-dimensional shape, i.e., a standardized shape and size. It is also preferable for it to have a simplified three-dimensional shape such as a cube, cylinder, or rectangular prism. Each experimental unit may be made of any material as long as it is capable of performing the desired chemical experiment. It may be of any weight as long as it can be manipulated by a robot or machine, and does not need to be particularly lightweight. It may also be transparent or not.
各実験ユニットは、例えば、ボトル、タンク、フラスコ等の容器の機能、電線、ケーブル、チューブ等のコネクタの機能、スタンド、クランプ、スタビライザー、蓋、薬さじ等の小物の機能、また、反応物の供給、生成物の収集、洗浄、ろ過、蒸発、乾燥、加熱、冷却、加圧／減圧、超音波処理、粉砕、撹拌、特定の雰囲気の維持などの機能、また、量、温度、圧力、時間、流量、電子周波数、電流、導電率、粘度、pH値、酸化還元電位（ORP）値、体積などのパラメータを取得・測定可能なモニタやセンサなどの機能を有している。 Each experimental unit has functions such as containers (bottles, tanks, flasks, etc.); connectors (wires, cables, tubes, etc.); small items (stands, clamps, stabilizers, lids, spoons, etc.); functions such as supplying reactants, collecting products, washing, filtering, evaporating, drying, heating, cooling, pressurizing/depressurizing, ultrasonic treatment, grinding, stirring, and maintaining a specific atmosphere; and monitors and sensors that can acquire and measure parameters such as quantity, temperature, pressure, time, flow rate, electronic frequency, current, conductivity, viscosity, pH value, oxidation-reduction potential (ORP) value, and volume.
本発明に係る化学実験ユニット群は、各実験ユニットにより、所望の化学実験を行うために必要とされる複数種類の化学実験用の器具の全ての機能を有するよう構成されていることが好ましい。この場合、各実験ユニットを使用することにより、所望の化学実験を実施することができる。また、複数の化学実験を行うために必要とされる全ての機能を有していることが好ましい。 The chemical experiment unit group according to the present invention is preferably configured so that each experiment unit has all the functions of multiple types of chemical experiment equipment required to conduct a desired chemical experiment. In this case, the desired chemical experiment can be carried out by using each experiment unit. It is also preferable that each experiment unit has all the functions required to conduct multiple chemical experiments.
本発明に係る化学実験ユニット群で、各実験ユニットは、上面および下面がそれぞれ前記連結面を成し、上下方向に連結可能に設けられていてもよい。また、各実験ユニットは、横方向に連結可能に、側面に連結面を有していてもよい。 In the group of chemical experiment units according to the present invention, each experiment unit may have its upper and lower surfaces each forming the connecting surfaces, allowing it to be connected in the vertical direction. Furthermore, each experiment unit may have connecting surfaces on its side surfaces, allowing it to be connected in the horizontal direction.
本発明に係る化学実験ユニット群で、各実験ユニットは、常に同じ位置関係で互いに着脱可能に連結するための連結手段を有していることが好ましい。この場合、連結した実験ユニットの間で、物質のやり取りなどを正確に行うようにすることができる。また、各実験ユニットを常に同じ位置関係で連結することができるため、同じ条件での実験を繰り返し行うことができ、実験の信頼性を高めることができる。連結手段は、各実験ユニットを常に同じ位置関係で互いに着脱可能に連結できるものであれば、いかなるものであってもよく、例えば、電磁石から成っていてもよい。また、連結手段は、連結面に設けられていてもよく、連結面の縁や連結面に接する面に設けられていてもよい。 In the group of chemical experiment units according to the present invention, it is preferable that each experiment unit has a connecting means for detachably connecting them to each other in the same positional relationship at all times. In this case, it is possible to accurately transfer substances between the connected experiment units. Furthermore, because each experiment unit can always be connected in the same positional relationship, experiments can be repeatedly performed under the same conditions, thereby increasing the reliability of the experiments. The connecting means may be any means that can detachably connect each experiment unit to each other in the same positional relationship at all times, and may be composed of, for example, an electromagnet. Furthermore, the connecting means may be provided on the connecting surface, or on the edge of the connecting surface or on a surface that contacts the connecting surface.
本発明に係る化学実験装置構築システムは、本発明に係る化学実験ユニット群と、連結した各実験ユニットのうち、最下部の実験ユニットを載置するための基台と、各実験ユニットを一つずつ移動可能に設けられた操作手段と、前記操作手段の動きを制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記所望の化学実験が進行するよう、その化学実験の手順に応じて、前記操作手段により、各実験ユニットのうちの複数を順番に移動させて、前記基台の上で互いに連結したり、連結を解除したりするよう構成されていることを特徴とする。 The chemical experiment equipment construction system of the present invention comprises a group of chemical experiment units of the present invention, a base for placing the lowest experimental unit among the connected experimental units, an operating means for moving each experimental unit one by one, and a control unit for controlling the movement of the operating means, and is characterized in that the control unit is configured to use the operating means to move several of the experimental units in sequence, and connect or disconnect them to each other on the base according to the procedure of the chemical experiment so that the desired chemical experiment can proceed.
本発明に係る化学実験装置構築システムは、それぞれの化学実験に応じて、制御部で操作手段の動きを制御することにより、各実験ユニットを使用して、基台の上に様々な実験装置や実験システムを自動的に構築し、化学実験を行うことができる。本発明に係る化学実験装置構築システムで、操作手段は、ロボットアームなどのロボットや機械など、各実験ユニットを操作可能なものであれば、いかなるものであってもよい。また、制御部は、ＡＩを内蔵したコンピュータ等、操作手段の動きを制御可能なものであれば、いかなるものであってもよい。なお、制御部は、ＡＩを内蔵したコンピュータから成る場合には、化学実験を行うたびに、その実験での操作データを用いて、制御用のアルゴリズムを改善していくよう構成されていてもよい。なお、ロボットアームやＡＩ制御の技術は、比較的成熟しているため、操作手段や制御部が市販のものから成っていてもよい。 The chemical experiment equipment construction system of the present invention can automatically construct various experimental equipment and systems on a base using each experimental unit by controlling the movement of the operating means with a control unit according to each chemical experiment, and conduct chemical experiments. In the chemical experiment equipment construction system of the present invention, the operating means may be any device capable of operating each experimental unit, such as a robot arm or other robot or machine. The control unit may also be any device capable of controlling the movement of the operating means, such as a computer with built-in AI. If the control unit is a computer with built-in AI, it may be configured to improve the control algorithm each time a chemical experiment is conducted using operation data from that experiment. Note that, because robotic arm and AI control technology are relatively mature, the operating means and control unit may be commercially available.
本発明に係る化学実験装置構築システムで、各実験ユニットは、常に同じ位置関係で互いに着脱可能に連結するための連結手段を有し、前記基台は、前記最下部の実験ユニットの前記連結手段を着脱可能に固定するための固定手段を有していることが好ましい。この場合、固定手段で最下部の実験ユニットを固定することにより、基台の上に安定して実験装置や実験システムを構築することができる。 In the chemical experiment equipment construction system according to the present invention, it is preferable that each experiment unit has a connecting means for detachably connecting to each other in the same positional relationship at all times, and that the base has a fixing means for detachably fixing the connecting means of the lowest experiment unit. In this case, by fixing the lowest experiment unit with the fixing means, the experimental equipment or experimental system can be stably constructed on the base.
この場合、前記連結手段および前記固定手段は電磁石から成り、各実験ユニットは、前記連結面に、前記連結手段に接続された電気端子を有し、前記連結手段で互いに連結するとき、各電気端子同士も互いに接続するよう設けられ、前記基台は、電源に接続された電気供給端子を有し、前記固定手段で前記最下部の実験ユニットの前記連結手段を固定するとき、前記最下部の実験ユニットの下面の連結面の前記電気端子と前記電気供給端子とが接続するよう設けられ、前記電気供給端子から各電気端子を通して各実験ユニットの前記連結手段に電力を供給することにより、各実験ユニットの前記連結手段を稼働させて、前記最下部の実験ユニットを前記基台に吸着させると共に、連結した各実験ユニットを互いに吸着させるよう構成されていてもよい。この場合、最下部の実験ユニットを基台の上に強固に固定することができる。また、連結した各実験ユニットも、互いに吸着して強固に連結することができる。なお、各電気供給端子からの電力の供給を止めることにより、連結した各実験ユニットを容易に取り外すことができると共に、最下部の実験ユニットを基台の上から容易に取り外すことができる。 In this case, the connecting means and the fixing means may be electromagnets, each experimental unit having an electrical terminal connected to the connecting means on its connecting surface, such that when the units are connected to each other via the connecting means, the electrical terminals also connect to each other, and the base has an electrical supply terminal connected to a power source, such that when the fixing means fixes the connecting means of the lowest experimental unit, the electrical terminal on the connecting surface on the underside of the lowest experimental unit connects to the electrical supply terminal. By supplying power from the electrical supply terminal to the connecting means of each experimental unit via the electrical terminals, the connecting means of each experimental unit is operated, causing the lowest experimental unit to adhere to the base and the connected experimental units to adhere to each other. In this case, the lowest experimental unit can be firmly fixed to the base. The connected experimental units can also be firmly connected to each other by adsorbing them. By stopping the power supply from the electrical supply terminals, the connected experimental units can be easily removed, and the lowest experimental unit can be easily removed from the base.
本発明によれば、実験装置や実験システムを自動的に構築することができる化学実験装置構築システムを提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a chemical experiment equipment construction system that can automatically construct an experiment equipment or an experiment system.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図３乃至図１３は、本発明の実施の形態の化学実験ユニット群および化学実験システムを示している。
図３に示すように、化学実験システム１０は、化学実験ユニット群１１と基台１２と操作手段１３と制御部１４とを有している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
3 to 13 show a group of chemical experiment units and a chemical experiment system according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 3, the chemical experiment system 10 has a group of chemical experiment units 11, a base 12, an operation means 13, and a control unit 14.
化学実験ユニット群１１は、複数の実験ユニット２１から成っている。各実験ユニット２１は、複数種類の化学実験用の器具のうち、少なくとも一つの器具の機能を有している。化学実験ユニット群１１は、各実験ユニット２１により、所望の化学実験を行うために必要とされる複数種類の化学実験用の器具の全ての機能を含むよう構成されている。 The chemical experiment unit group 11 consists of multiple experiment units 21. Each experiment unit 21 has the functions of at least one of multiple types of chemical experiment equipment. The chemical experiment unit group 11 is configured so that each experiment unit 21 includes all of the functions of multiple types of chemical experiment equipment required to conduct a desired chemical experiment.
図４に示すように、各実験ユニット２１は、立体形状を成し、規格化された大きさの連結面２１ａを１または複数有し、連結面２１ａ同士で互いに連結可能に設けられている。図４に示す具体的な一例では、各実験ユニット２１は、上面および下面が同じ大きさの正方形から成る立方体形状、直方体形状、または薄い正方形の板状を成している。また、各実験ユニット２１は、上面および下面がそれぞれ連結面２１ａを成し、上下方向に互いに連結可能に設けられている。 As shown in Figure 4, each experimental unit 21 has a three-dimensional shape and one or more connecting surfaces 21a of standardized size, and is arranged so that the connecting surfaces 21a can be connected to each other. In the specific example shown in Figure 4, each experimental unit 21 has a cubic shape, a rectangular parallelepiped shape, or a thin square plate shape, with the top and bottom surfaces being squares of the same size. Furthermore, each experimental unit 21 has connecting surfaces 21a on its top and bottom surfaces, and is arranged so that the experimental units 21 can be connected to each other in the vertical direction.
なお、各実験ユニット２１は、モジュール化された立体形状、すなわち規格化された形状や大きさを有していれば、立方体や直方体の形状に限らず、例えば、上面および下面が同じ大きさの円から成る円柱形状であってもよく、他の立体形状であってもよい。また、各実験ユニット２１は、側方に連結可能に、側面に連結面２１ａを有していてもよい。また、各実験ユニット２１は、所望の化学実験が可能であれば、いかなる素材から成っていてもよい。また、操作手段１３で操作可能な重さであれば、いかなる重さであってもよく、特に軽量化されている必要はない。また、透明であっても透明でなくてもよい。また、図１に示すように、各実験ユニット２１は、あらかじめ、基台１２の脇などの所定の場所に、並べて配置されていることが好ましい。 Note that each experimental unit 21 is not limited to a cube or rectangular parallelepiped shape, as long as it has a modular, three-dimensional shape, i.e., a standardized shape and size. For example, it may be a cylinder with equal-sized circles on the top and bottom, or another three-dimensional shape. Each experimental unit 21 may have a connecting surface 21a on its side so that it can be connected laterally. Each experimental unit 21 may be made of any material as long as it is capable of performing the desired chemical experiment. It may be of any weight as long as it can be operated by the operating means 13, and does not need to be particularly lightweight. It may be transparent or not. As shown in FIG. 1, it is preferable that each experimental unit 21 be lined up in advance in a predetermined location, such as beside the base 12.
各実験ユニット２１は、連結手段の電磁石２１ｂを有し、互いに連結面２１ａで連結する際に、常に同じ位置関係で互いに着脱可能に連結可能になっている。図４に示す具体的な一例では、各実験ユニット２１は、連結面２１ａの１組の対角の２箇所に電磁石２１ｂを有している。また、各実験ユニット２１は、連結面２１ａに、電磁石２１ｂに接続された電気端子２１ｃを有し、その電気端子２１ｃを通して供給された電力で電磁石２１ｂを稼働するよう構成されている。各実験ユニット２１は、連結面２１ａ同士で常に同じ位置関係で互いに連結するとき、各電気端子２１ｃ同士も互いに接続するよう構成されている。図４に示す具体的な一例では、各実験ユニット２１は、連結面２１ａの電磁石２１ｂが設けられていない他の１組の対角の２箇所に電気端子２１ｃを有している。これにより、各実験ユニット２１は、連結面２１ａ同士で互いに連結したとき、各電気端子２１ｃを通して供給された電力で電磁石２１ｂを稼働させて、互いに吸着して強固に連結するよう構成されている。また、各実験ユニット２１は、電磁石２１ｂへの電気の供給を止めることにより、互いに容易に取り外し可能に構成されている。 Each experimental unit 21 has an electromagnet 21b as a coupling means, and when coupled to each other via the coupling surfaces 21a, they can be detachably coupled to each other in the same positional relationship. In the specific example shown in Figure 4, each experimental unit 21 has electromagnets 21b at two locations on one pair of diagonal corners of the coupling surface 21a. Each experimental unit 21 also has electrical terminals 21c on the coupling surface 21a connected to the electromagnets 21b, and is configured to operate the electromagnets 21b with power supplied through the electrical terminals 21c. When the experimental units 21 are coupled to each other in the same positional relationship via their coupling surfaces 21a, the electrical terminals 21c are also configured to be connected to each other. In the specific example shown in Figure 4, each experimental unit 21 has electrical terminals 21c at two locations on the other pair of diagonal corners of the coupling surface 21a where no electromagnets 21b are provided. As a result, when the experimental units 21 are connected to each other via their connecting surfaces 21a, the electromagnets 21b are activated by power supplied through the electrical terminals 21c, causing the units to attract each other and firmly connect. Furthermore, the experimental units 21 are configured to be easily detached from each other by stopping the supply of electricity to the electromagnets 21b.
各実験ユニット２１は、互いに平行な１対の側面に、操作手段１３で使用するための電磁石２１ｄと、その電磁石２１ｄに接続された電気端子２１ｅとを有している。電磁石２１ｄは、その電気端子２１ｅを通して供給された電力で稼働するよう構成されている。 Each experimental unit 21 has, on a pair of parallel sides, an electromagnet 21d for use with the operating means 13 and an electrical terminal 21e connected to the electromagnet 21d. The electromagnet 21d is configured to operate with power supplied through the electrical terminal 21e.
図３および図４に示すように、基台１２は、平坦な載置面２２ａを有し、各実験ユニット２１を載置面２２ａに載置可能に設けられている。基台１２は、各実験ユニット２１を互いに連結するとき、最下部の実験ユニット２１を載置して固定するようになっている。図４に示す具体的な一例では、基台１２は、載置面２２ａに、各実験ユニット２１の連結面２１ａの２つの電磁石２１ｂおよび２つの電気端子２１ｃと同じ配置で、固定手段の２つの電磁石２２ｂおよび２つの電気供給端子２２ｃを有している。各電気供給端子２２ｃは、電源に接続されている。 As shown in Figures 3 and 4, the base 12 has a flat mounting surface 22a, and is configured so that each experimental unit 21 can be placed on the mounting surface 22a. When the experimental units 21 are connected to each other, the base 12 is configured to mount and secure the lowest experimental unit 21. In a specific example shown in Figure 4, the base 12 has two electromagnets 22b and two electrical supply terminals 22c of the fixing means on the mounting surface 22a, in the same arrangement as the two electromagnets 21b and two electrical terminals 21c on the connecting surface 21a of each experimental unit 21. Each electrical supply terminal 22c is connected to a power source.
基台１２は、実験ユニット２１を載置面２２ａに載置するとき、実験ユニット２１の連結面２１ａの各電磁石２１ｂおよび各電気端子２１ｃを、それぞれ載置面２２ａの各電磁石２２ｂおよび各電気供給端子２２ｃに合わせて載置することにより、各電気供給端子２２ｃから各電気端子２１ｃを通して電力を供給し、実験ユニット２１の電磁石２１ｂを稼働させて、載置面２２ａの電磁石２２ｂに強固に吸着させるよう構成されている。これにより、実験ユニット２１を載置面２２ａに強固に固定するようになっている。また、その最下部の実験ユニット２１に順次連結された各実験ユニット２１にも、各電気端子２１ｃを通して電力を供給し、各実験ユニット２１の電磁石２１ｂを稼働させて、互いに吸着して強固に連結するよう構成されている。基台１２は、各電気供給端子２２ｃからの電力の供給を止めることにより、連結した各実験ユニット２１を容易に取り外し可能、かつ、最下部の実験ユニット２１を載置面２２ａから容易に取り外し可能に構成されている。 When placing an experimental unit 21 on the mounting surface 22a, the base 12 is configured so that the electromagnets 21b and electrical terminals 21c on the connecting surface 21a of the experimental unit 21 are aligned with the electromagnets 22b and electrical supply terminals 22c on the mounting surface 22a, respectively. This allows power to be supplied from the electrical supply terminals 22c through the electrical terminals 21c, activating the electromagnets 21b of the experimental unit 21 and firmly attaching them to the electromagnets 22b on the mounting surface 22a. This firmly secures the experimental unit 21 to the mounting surface 22a. Furthermore, power is also supplied to each experimental unit 21 connected to the lowest experimental unit 21 through the electrical terminals 21c, activating the electromagnets 21b of each experimental unit 21, thereby firmly attaching them to each other. The base 12 is configured so that each connected experimental unit 21 can be easily removed by stopping the supply of power from each electrical supply terminal 22c, and the lowest experimental unit 21 can be easily removed from the mounting surface 22a.
図３に示すように、操作手段１３は、市販のロボットアームから成っている。操作手段１３は、アームの先端１３ａに、各実験ユニット２１の側面の電磁石２１ｄおよび電気端子２１ｅに対応して設けられた、電磁石および電気供給端子を内蔵している。操作手段１３は、アームの先端１３ａを実験ユニット２１の側面に合わせることにより、電気端子２１ｅを通して電力を供給して、電磁石２１ｄを吸着可能になっている。これにより、操作手段１３は、アームの先端１３ａに実験ユニット２１を固定して、実験ユニット２１を一つずつ移動可能に構成されている。また、操作手段１３は、電力の供給を止めることにより、アームの先端１３ａから実験ユニット２１を取り外し可能に構成されている。こうして、操作手段１３は、実験ユニット２１を所望の位置に移動可能になっている。なお、操作手段１３は、各実験ユニット２１を移動させるだけでなく、各実験ユニット２１に対して様々な操作を実行可能に構成されている。 As shown in FIG. 3, the operating means 13 consists of a commercially available robot arm. The operating means 13 has an electromagnet and an electrical supply terminal built into the tip 13a of the arm, which correspond to the electromagnet 21d and electrical terminal 21e on the side of each experimental unit 21. By aligning the tip 13a of the arm with the side of the experimental unit 21, the operating means 13 can supply power through the electrical terminal 21e and attract the electromagnet 21d. This allows the operating means 13 to fix the experimental units 21 to the tip 13a of the arm and move them one by one. The operating means 13 is also configured to remove the experimental units 21 from the tip 13a of the arm by stopping the power supply. In this way, the operating means 13 can move the experimental units 21 to the desired position. The operating means 13 is configured not only to move each experimental unit 21, but also to perform various operations on each experimental unit 21.
図３に示すように、制御部１４は、市販のＡＩ（人工知能）を内蔵したコンピュータから成り、操作手段１３に接続されて、操作手段１３の動きを制御するよう構成されている。これにより、制御部１４は、各実験ユニット２１の移動だけでなく、操作手段１３の様々な動きも制御可能に構成されている。また、制御部１４は、基台１２の各電気供給端子２２ｃからの電力の供給も制御するよう構成されている。これにより、制御部１４は、電磁石２１ｂの稼働だけでなく、各実験ユニット２１の機能を発揮するための、各実験ユニット２１に内蔵されている様々な動作も制御可能に構成されている。 As shown in FIG. 3, the control unit 14 consists of a commercially available computer equipped with AI (artificial intelligence), and is connected to the operating means 13 and configured to control the movement of the operating means 13. This allows the control unit 14 to control not only the movement of each experimental unit 21, but also various movements of the operating means 13. The control unit 14 is also configured to control the supply of power from each electrical supply terminal 22c of the base 12. This allows the control unit 14 to control not only the operation of the electromagnet 21b, but also various operations built into each experimental unit 21 to perform its functions.
制御部１４は、所望の化学実験が進行するよう、その化学実験の手順に応じて、操作手段１３および電力の供給を制御し、各実験ユニット２１のうちの複数を順番に移動させて、基台１２の上で互いに連結したり、連結を解除したりするようになっている。また、制御部１４は、その他にも、その化学実験の手順に応じて、必要な動作などを制御可能になっている。これにより、化学実験システム１０は、各実験ユニット２１がそれぞれの機能を発揮して化学実験が進行するよう構成されている。なお、制御部１４は、化学実験を行うたびに、その実験での操作データを用いて、制御用のアルゴリズムを改善していくよう構成されている。 The control unit 14 controls the operating means 13 and the supply of power in accordance with the procedure of the chemical experiment so that the desired chemical experiment can proceed, and moves multiple of the experiment units 21 in sequence, connecting and disconnecting them from each other on the base 12. The control unit 14 is also capable of controlling other necessary operations in accordance with the procedure of the chemical experiment. As a result, the chemical experiment system 10 is configured so that each experiment unit 21 performs its respective function to progress the chemical experiment. The control unit 14 is also configured to improve the control algorithm each time a chemical experiment is conducted, using the operation data from that experiment.
次に、作用について説明する。
化学実験システム１０で、各実験ユニット２１は、規格化された大きさの連結面２１ａを有しているため、容易に連結面２１ａ同士で互いに連結したり、連結を解除したりすることができる。また、各実験ユニット２１は、複数種類の化学実験用の器具のうち、それぞれ少なくとも一つの器具の機能を有しており、互いに連結したり連結を解除したりすることにより、それぞれの機能を発揮することができる。このため、化学実験システム１０は、それぞれの化学実験の手順に応じて、制御部１４で操作手段１３の動きや電力の供給を制御することにより、操作手段１３を用いて自動的に、各実験ユニット２１のうちの複数を互いに連結したり、連結を解除したりすることができ、基台１２の上に様々な実験装置や実験システムを自動的に構築することができる。また、これにより、所望の化学実験を行うことができる。
Next, the operation will be described.
In the chemical experiment system 10, each experiment unit 21 has a connecting surface 21a of a standardized size, allowing the units 21 to be easily connected and disconnected to each other via the connecting surfaces 21a. Furthermore, each experiment unit 21 has the function of at least one of multiple types of chemical experiment equipment, and can fulfill its respective function by connecting and disconnecting to each other. Therefore, the chemical experiment system 10 can automatically connect and disconnect multiple experiment units 21 to each other using the operating means 13 by controlling the movement and power supply of the operating means 13 with the control unit 14 according to the procedure of each chemical experiment, thereby automatically constructing various experimental apparatuses and systems on the base 12. This also allows desired chemical experiments to be performed.
化学実験システム１０は、連結手段の電磁石２１ｂにより、各実験ユニット２１を常に同じ位置関係で互いに着脱可能に連結することができるため、連結した実験ユニット２１の間で、物質のやり取りなどを正確に行うことができる。また、同じ条件での実験を繰り返し行うことができ、実験の信頼性を高めることができる。 The chemical experiment system 10 uses the electromagnets 21b of the connection means to detachably connect each experiment unit 21 to each other in the same positional relationship at all times, allowing for accurate exchange of substances between connected experiment units 21. Furthermore, experiments can be repeatedly performed under the same conditions, improving the reliability of the experiments.
［実験ユニット］
化学実験ユニット群１１に含まれる各実験ユニット２１は、化学実験で利用される機能を有するものであれば、いかなるものであってもよく、例えば、ボトル、タンク、フラスコ等の容器の機能を有するもの、電線、ケーブル、チューブ等のコネクタの機能を有するもの、スタンド、クランプ、スタビライザー、蓋、薬さじ等の小物の機能を有するもの、また、反応物の供給、生成物の収集、洗浄、ろ過、蒸発、乾燥、加熱、冷却、加圧／減圧、超音波処理、粉砕、撹拌、特定の雰囲気の維持などの機能を有するもの、また、量、温度、圧力、時間、流量、電子周波数、電流、導電率、粘度、pH値、酸化還元電位（ORP）値、体積などのパラメータを取得・測定可能なモニタやセンサなどの機能を有するものから成っている。
[Experimental Unit]
Each experimental unit 21 included in the chemical experimental unit group 11 may be any device that has the functions used in chemical experiments, such as a container such as a bottle, tank, or flask; a connector such as an electrical wire, cable, or tube; a small item such as a stand, clamp, stabilizer, lid, or spoon; a device that has functions such as supplying reactants, collecting products, cleaning, filtering, evaporating, drying, heating, cooling, pressurizing/decompressing, ultrasonic treatment, grinding, stirring, or maintaining a specific atmosphere; or a monitor or sensor that can acquire and measure parameters such as quantity, temperature, pressure, time, flow rate, electronic frequency, current, conductivity, viscosity, pH value, oxidation-reduction potential (ORP) value, and volume.
より具体的な一例では、実験ユニット２１として、図５に示すように、粉末供給容器ユニット（SCEU 001）、液体供給容器ユニット（SCEU 002）、コネクタユニット（SCEU 003）、フラスコユニット（SCEU 004）、真空ろ過ユニット（SCEU 005）、電子天秤ユニット（SCEU 006）、還流冷却ユニット（SCEU 007）、圧力センサ付きコネクタユニット（SCEU 008）などがあり、それぞれ上面および下面が同じ大きさの正方形の連結面２１ａを成している。また、実験ユニット２１として、図６に示すように、加熱ユニット３９、加圧ユニット４０などがある。これらの実験ユニット２１は、構造が樹脂製であり、３Ｄプリンタを使用して製造されている。 As a more specific example, as shown in Figure 5, the experimental units 21 include a powder supply container unit (SCEU 001), a liquid supply container unit (SCEU 002), a connector unit (SCEU 003), a flask unit (SCEU 004), a vacuum filtration unit (SCEU 005), an electronic balance unit (SCEU 006), a reflux cooling unit (SCEU 007), and a connector unit with a pressure sensor (SCEU 008), each of which has a square connecting surface 21a of the same size on its upper and lower surfaces. As shown in Figure 6, the experimental units 21 also include a heating unit 39 and a pressurizing unit 40. These experimental units 21 are made of resin and are manufactured using a 3D printer.
図５（ａ）に示すように、粉末供給容器ユニット（SCEU 001）は、ほぼ立方体形状を成し、化学実験で使用される粉末状の固体の物質を収納する機能を有している。粉末供給容器ユニット（SCEU 001）は、粉末状の固体の物質を収納する収納室３１ａと、固体を収納室に供給するよう、収納室３１ａの上部に設けられた供給口３１ｂと、固体を収納室３１ａから排出するよう、収納室３１ａの下部に設けられた排出口３１ｃとを有している。また、粉末供給容器ユニット（SCEU 001）は、供給口３１ｂに設けられた上部弁と、排出口３１ｃに設けられた下部弁とを有している。上部弁および下部弁は、常態で閉じており、基台１２からの電気信号により開閉可能になっている。 As shown in FIG. 5(a), the powder supply container unit (SCEU 001) is substantially cubic in shape and functions to store powdered solid substances used in chemical experiments. The powder supply container unit (SCEU 001) has a storage chamber 31a for storing the powdered solid substance, a supply port 31b provided at the top of the storage chamber 31a to supply the solid to the storage chamber, and a discharge port 31c provided at the bottom of the storage chamber 31a to discharge the solid from the storage chamber 31a. The powder supply container unit (SCEU 001) also has an upper valve provided at the supply port 31b and a lower valve provided at the discharge port 31c. The upper and lower valves are normally closed and can be opened and closed by electrical signals from the base 12.
図５（ｂ）に示すように、液体供給容器ユニット（SCEU 002）は、ほぼ立方体形状を成し、化学実験で使用される液体の物質を収納する機能を有している。液体供給容器ユニット（SCEU 002）は、液体の物質を収納する収納室３２ａと、液体を収納室３２ａに供給するよう、収納室３２ａの上部に設けられた供給口３２ｂと、液体を収納室３２ａから排出するよう、収納室３２ａの下部に設けられた排出口３２ｃとを有している。また、液体供給容器ユニット（SCEU 002）は、供給口３２ｂに設けられた上部弁と、排出口３２ｃに設けられた下部弁とを有している。上部弁および下部弁は、常態で閉じており、基台１２からの電気信号により開閉可能になっている。 As shown in Figure 5(b), the liquid supply container unit (SCEU 002) is approximately cubic in shape and functions to store liquid substances used in chemical experiments. The liquid supply container unit (SCEU 002) has a storage chamber 32a for storing the liquid substance, a supply port 32b provided at the top of the storage chamber 32a to supply the liquid to the storage chamber 32a, and a discharge port 32c provided at the bottom of the storage chamber 32a to discharge the liquid from the storage chamber 32a. The liquid supply container unit (SCEU 002) also has an upper valve provided at the supply port 32b and a lower valve provided at the discharge port 32c. The upper and lower valves are normally closed and can be opened and closed by electrical signals from the base 12.
図５（ｄ）に示すように、フラスコユニット（SCEU 004）は、ほぼ立方体形状を成し、蒸留や撹拌などを実施する機能を有している。フラスコユニット（SCEU 004）は、液体や固体の物質を収納する収納室３４ａと、その物質を収納室３４ａに供給するよう、収納室３４ａの上部に設けられた供給口３４ｂとを有している。また、フラスコユニット（SCEU 004）は、供給口３４ｂに設けられた上部弁と、収納室３４ａの下部に設けられたローター３４ｃとを有している。上部弁は、常態で閉じており、基台１２からの電気信号により開閉可能になっている。ローター３４ｃは、収納室３４ａの内部の物質を撹拌するよう、基台１２からの電気信号により回転可能になっている。 As shown in Figure 5(d), the flask unit (SCEU 004) is roughly cubic in shape and has functions such as distillation and stirring. The flask unit (SCEU 004) has a storage chamber 34a for storing liquid or solid substances and a supply port 34b provided at the top of the storage chamber 34a to supply the substance to the storage chamber 34a. The flask unit (SCEU 004) also has an upper valve provided at the supply port 34b and a rotor 34c provided at the bottom of the storage chamber 34a. The upper valve is normally closed and can be opened and closed in response to an electrical signal from the base 12. The rotor 34c can be rotated in response to an electrical signal from the base 12 to stir the substance inside the storage chamber 34a.
図５（ｅ）に示すように、真空ろ過ユニット（SCEU 005）は、ほぼ立方体形状を成し、真空ろ過を実施する機能を有している。真空ろ過ユニット（SCEU 005）は、物質を収納する収納室３５ａと、収納室３５ａの上部に着脱可能に設けられ、周囲がフィルター膜で覆われた籠３５ｂと、物質を供給するよう、籠３５ｂの上部に設けられた供給口３５ｃとを有している。また、真空ろ過ユニット（SCEU 005）は、供給口３５ｃに設けられた上部弁と、収納室３５ａの側面に設けられた空気排出口３５ｄとを有している。上部弁は、常態で閉じており、基台１２からの電気信号により開閉可能になっている。空気排出口３５ｄは、収納室３５ａの内部の空気を抜いて真空または低圧の状態にするよう、真空ポンプに接続可能に構成されている。 As shown in Figure 5(e), the vacuum filtration unit (SCEU 005) is roughly cubic in shape and has the function of performing vacuum filtration. The vacuum filtration unit (SCEU 005) has a storage chamber 35a for storing a substance, a basket 35b detachably attached to the top of the storage chamber 35a and surrounded by a filter membrane, and a supply port 35c attached to the top of the basket 35b for supplying the substance. The vacuum filtration unit (SCEU 005) also has an upper valve attached to the supply port 35c and an air exhaust port 35d attached to the side of the storage chamber 35a. The upper valve is normally closed and can be opened and closed in response to an electrical signal from the base 12. The air exhaust port 35d is configured to be connectable to a vacuum pump to remove air from the storage chamber 35a and create a vacuum or low-pressure state.
なお、粉末供給容器ユニット（SCEU 001）、液体供給容器ユニット（SCEU 002）、フラスコユニット（SCEU 004）、真空ろ過ユニット（SCEU 005）の上部弁および下部弁は、一方の端から他方の端に向かって開く動作、縦格子状に開く動作、中心から周囲に向かって開く動作など、いかなる動作で開いてもよい。 The upper and lower valves of the powder supply container unit (SCEU 001), liquid supply container unit (SCEU 002), flask unit (SCEU 004), and vacuum filtration unit (SCEU 005) may be opened in any manner, such as from one end to the other, in a vertical lattice pattern, or from the center to the periphery.
図５（ｃ）に示すように、コネクタユニット（SCEU 003）は、薄い正方形の板状を成し、中央に、側面がテーパー状に傾斜した円形の孔３３ａを有している。コネクタユニット（SCEU 003）は、粉末供給容器ユニット（SCEU 001）、液体供給容器ユニット（SCEU 002）、フラスコユニット（SCEU 004）、真空ろ過ユニット（SCEU 005）などを互いに連結する際、径が大きい方の連結面２１ａを排出口３１ｃ，３２ｃの側に、径が小さい方の連結面２１ａを供給口３１ｂ，３２ｂ，３４ｂ，３５ｃの側にして、それらの間に配置し、移動させる物質をスムーズに排出口３１ｃ，３２ｃから排出して供給口３１ｂ，３２ｂ，３４ｂ，３５ｃに供給するよう構成されている。 As shown in Figure 5(c), the connector unit (SCEU 003) is a thin, square plate with a circular hole 33a in the center with tapered sides. When connecting the powder supply container unit (SCEU 001), liquid supply container unit (SCEU 002), flask unit (SCEU 004), vacuum filtration unit (SCEU 005), etc., the connector unit (SCEU 003) is configured so that the larger-diameter connecting surface 21a faces the outlets 31c and 32c and the smaller-diameter connecting surface 21a faces the supply ports 31b, 32b, 34b, and 35c, allowing the material to be transferred to be smoothly discharged from the outlets 31c and 32c and supplied to the supply ports 31b, 32b, 34b, and 35c.
図５（ｆ）に示すように、電子天秤ユニット（SCEU 006）は、薄い正方形の板状を成し、中央に、円形の載置部３６ａを有している。電子天秤ユニット（SCEU 006）は、載置部３６ａに載せた物質の質量を測定する機能を有している。 As shown in Figure 5(f), the electronic balance unit (SCEU 006) is a thin, square plate with a circular mounting portion 36a in the center. The electronic balance unit (SCEU 006) has the function of measuring the mass of a substance placed on the mounting portion 36a.
図５（ｇ）に示すように、還流冷却ユニット（SCEU 007）は、縦長の直方体形状を成し、溶媒の蒸気を冷却し凝縮させて、再び液体として戻す機能を有している。還流冷却ユニット（SCEU 007）は、中空の冷却室３７ａと、冷却室３７ａの下部に設けられた下部開口３７ｂと、冷却室３７ａの上部に設けられた上部開口３７ｃと、上部開口３７ｃの蓋３７ｄと、冷却室３７ａの内壁に沿って上下方向にらせん状に伸びる冷却羽根３７ｅとを有している。 As shown in Figure 5(g), the reflux cooling unit (SCEU 007) has a vertically elongated rectangular parallelepiped shape and functions to cool and condense the solvent vapor and return it to a liquid. The reflux cooling unit (SCEU 007) has a hollow cooling chamber 37a, a lower opening 37b located at the bottom of the cooling chamber 37a, an upper opening 37c located at the top of the cooling chamber 37a, a lid 37d for the upper opening 37c, and cooling blades 37e that extend spirally in the vertical direction along the inner wall of the cooling chamber 37a.
図５（ｈ）に示すように、圧力センサ付きコネクタユニット（SCEU 008）は、薄い正方形の板状を成し、中央に、側面がテーパー状に傾斜した円形の孔３８ａを有している。圧力センサ付きコネクタユニット（SCEU 008）は、主にフラスコユニット（SCEU 004）の上部に載せられて、フラスコユニット（SCEU 004）の収納室３４ａの圧力を測定可能に構成されている。 As shown in Figure 5(h), the connector unit with pressure sensor (SCEU 008) is a thin, square plate with a circular hole 38a in the center with tapered sides. The connector unit with pressure sensor (SCEU 008) is primarily placed on top of the flask unit (SCEU 004) and is configured to be able to measure the pressure in the storage chamber 34a of the flask unit (SCEU 004).
図６（ａ）に示すように、加熱ユニット３９は、水のような極性溶媒を加熱する機能を有している。加熱ユニット３９は、主にフラスコユニット（SCEU 004）を収納可能に設けられた収納孔３９ａと、収納孔３９ａに収納されたフラスコユニット（SCEU 004）を、周囲から電磁波により加熱可能に設けられた加熱手段とを有している。なお、加熱の際に加熱ユニット３９を用いず、フラスコユニット（SCEU 004）の収納部３４ａの内壁を鉄製にすることにより、熱伝導により加熱可能に構成されていてもよい。この場合、トルエンのような非極性溶媒を加熱することもできる。 As shown in Figure 6(a), the heating unit 39 has the function of heating polar solvents such as water. The heating unit 39 mainly includes a storage hole 39a configured to store the flask unit (SCEU 004), and a heating means configured to heat the flask unit (SCEU 004) stored in the storage hole 39a from the surrounding area using electromagnetic waves. Alternatively, instead of using the heating unit 39, the inner wall of the storage section 34a for the flask unit (SCEU 004) may be made of iron, allowing heating by thermal conduction. In this case, non-polar solvents such as toluene can also be heated.
図６（ｂ）に示すように、加圧ユニット４０は、薄い正方形の板状を成し、両面が連結面２１ａを成している。加圧ユニット４０は、中央に一方の連結面２１ａ側に突出した押圧部４０ａを有している。押圧部４０ａは、厚み方向に沿って往復移動可能に設けられ、他方の連結面２１ａの側に突出可能になっている。加圧ユニット４０は、他方の連結面２１ａをフラスコユニット（SCEU 004）に向けて、単独で、または圧力センサ付きコネクタユニット（SCEU 008）を介して、フラスコユニット（SCEU 004）の上に載せられ、操作手段１３により、押圧部４０ａをフラスコユニット（SCEU 004）に向けて押し込むことにより、フラスコユニット（SCEU 004）の収納室３４ａの内部を加圧可能に構成されている。 As shown in Figure 6(b), the pressurizing unit 40 is a thin, square plate, with both sides forming connecting surfaces 21a. The pressurizing unit 40 has a pressing portion 40a in its center that protrudes toward one connecting surface 21a. The pressing portion 40a is movable back and forth along the thickness direction and can protrude toward the other connecting surface 21a. The pressurizing unit 40 is placed on the flask unit (SCEU 004) either alone or via a pressure sensor-equipped connector unit (SCEU 008) with the other connecting surface 21a facing the flask unit (SCEU 004). The pressurizing portion 40a can be pushed toward the flask unit (SCEU 004) using the operating means 13 to pressurize the interior of the storage chamber 34a of the flask unit (SCEU 004).
［化学実験のシミュレーション］
以下に、図３に示す化学実験システム１０、および、図５に示す各実験ユニット２１を用いて、いくつかの化学実験を実施することを想定したシミュレーションを行った。
[Chemical experiment simulation]
Below, a simulation was carried out assuming that several chemical experiments were carried out using the chemical experiment system 10 shown in FIG. 3 and each experiment unit 21 shown in FIG.
［実験１：LiCoO2の酸浸出実験］
リチウムイオン電池で使用される物質であるLiCoO2を、浸出剤としてHClを用いて酸浸出させる実験のシミュレーションを行った。この実験の従来の工程を、図７に示す。従来の工程では、まず、図７（ａ）に示すように、高濃度のHCl水溶液５１を所定量と、所定量の純水５２とを混合し、所望の濃度のHCl水溶液５３を調製する。次に、そのHCl水溶液５３に粉末のLiCoO2を加え、磁気撹拌機５４などで所定時間撹拌する。撹拌後、図７（ｂ）に示すように、真空ろ過器５５でろ過して、固体５６と液体５７とに分離する。こうして液体部分として、LiイオンとCoイオンとを含む酸浸出液が得られる。
[Experiment 1: Acid leaching experiment of LiCoO2 ]
We conducted a simulation experiment to leach LiCoO₂ , a material used in lithium-ion batteries, using HCl as a leaching agent. The conventional process for this experiment is shown in Figure 7. In the conventional process, as shown in Figure 7(a), a predetermined amount of a high-concentration HCl aqueous solution 51 is mixed with a predetermined amount of pure water 52 to prepare an HCl aqueous solution 53 of the desired concentration. Next, powdered LiCoO₂ is added to the HCl aqueous solution 53 and stirred for a predetermined time using a magnetic stirrer 54 or similar. After stirring, the mixture is filtered through a vacuum filter 55 to separate it into a solid 56 and a liquid 57, as shown in Figure 7(b). This results in an acid leachate containing Li ions and Co ions as the liquid portion.
図７に示す実験を、図３に示す化学実験システム１０を用いて実施する。ここでは、化学実験ユニット群１１の実験ユニット２１として、図５に示す粉末供給容器ユニット（SCEU 001）、液体供給容器ユニット（SCEU 002）、コネクタユニット（SCEU 003）、フラスコユニット（SCEU 004）、真空ろ過ユニット（SCEU 005）、電子天秤ユニット（SCEU 006）を使用する。 The experiment shown in Figure 7 is carried out using the chemical experiment system 10 shown in Figure 3. Here, the experimental units 21 of the chemical experiment unit group 11 are the powder supply container unit (SCEU 001), liquid supply container unit (SCEU 002), connector unit (SCEU 003), flask unit (SCEU 004), vacuum filtration unit (SCEU 005), and electronic balance unit (SCEU 006) shown in Figure 5.
まず、図８（ａ）に示すように、操作手段１３により、基台１２の上に液体供給容器ユニット（SCEU 002）を載置し、さらにその上に、高濃度のHCl水溶液を収納した液体供給容器ユニット（SCEU 002）を載せて、所定量のHCl水溶液を下の液体供給容器ユニット（SCEU 002）に入れる。次に、図８（ｂ）に示すように、操作手段１３により、高濃度のHCl水溶液を収納した液体供給容器ユニット（SCEU 002）を取り外し、その代わりに、純水を収納した液体供給容器ユニット（SCEU 002）を載せて、所定量の純水を下の液体供給容器ユニット（SCEU 002）に入れる。これにより、下の液体供給容器ユニット（SCEU 002）で、高濃度のHCl水溶液と純水とが混合され、所望の濃度のHCl水溶液を調製することができる。 First, as shown in FIG. 8(a), the liquid supply container unit (SCEU 002) is placed on the base 12 using the operating means 13. Then, a liquid supply container unit (SCEU 002) containing a high-concentration HCl aqueous solution is placed on top of that, and a predetermined amount of HCl aqueous solution is poured into the lower liquid supply container unit (SCEU 002). Next, as shown in FIG. 8(b), the liquid supply container unit (SCEU 002) containing the high-concentration HCl aqueous solution is removed using the operating means 13, and a liquid supply container unit (SCEU 002) containing pure water is placed in its place, and a predetermined amount of pure water is poured into the lower liquid supply container unit (SCEU 002). This causes the high-concentration HCl aqueous solution and pure water to mix in the lower liquid supply container unit (SCEU 002), preparing an HCl aqueous solution of the desired concentration.
次に、図８（ｃ）に示すように、操作手段１３により、基台１２の上にフラスコユニット（SCEU 004）を載置し、さらにその上に、コネクタユニット（SCEU 003）を介して、粉末のLiCoO2を収納した粉末供給容器ユニット（SCEU 001）を載せて、所定量のLiCoO2をフラスコユニット（SCEU 004）に入れる。次に、図８（ｄ）に示すように、操作手段１３により、粉末供給容器ユニット（SCEU 001）を取り外し、その代わりに、図８（ｂ）で調製された所望の濃度のHCl水溶液を収納した液体供給容器ユニット（SCEU 002）を載せて、所定量のHCl水溶液を下のフラスコユニット（SCEU 004）に入れる。これにより、下のフラスコユニット（SCEU 004）で、粉末のLiCoO2にHCl水溶液が加えられる。 Next, as shown in FIG. 8( c), the flask unit (SCEU 004) is placed on the base 12 by the operation means 13, and the powder supply container unit (SCEU 001) containing powdered LiCoO 2 is placed on top of it via the connector unit (SCEU 003), and a predetermined amount of LiCoO 2 is poured into the flask unit (SCEU 004). Next, as shown in FIG. 8( d), the powder supply container unit (SCEU 001) is removed by the operation means 13, and instead, the liquid supply container unit (SCEU 002) containing the HCl aqueous solution of the desired concentration prepared in FIG. 8( b) is placed, and a predetermined amount of the HCl aqueous solution is poured into the lower flask unit (SCEU 004). This allows the HCl aqueous solution to be added to the powdered LiCoO 2 in the lower flask unit (SCEU 004).
次に、操作手段１３により、上の液体供給容器ユニット（SCEU 002）を取り外し、下のフラスコユニット（SCEU 004）のローターを回転させて、所定時間撹拌する。次に、図８（ｅ）に示すように、操作手段１３により、基台１２の上に真空ろ過ユニット（SCEU 005）を載置し、さらにその上に、コネクタユニット（SCEU 003）を介して、撹拌後のフラスコユニット（SCEU 004）を上下反転させて載せる。これにより、真空ろ過されて、真空ろ過ユニット（SCEU 005）の籠の内部の固体（Solid product）と、収納室の内部の液体（Liquid product）とに分離される。こうして得られた液体部分が、LiイオンとCoイオンとを含む酸浸出液である。最後に、真空ろ過ユニット（SCEU 005）の籠の内部の固体を、電子天秤ユニット（SCEU 006）に移し、真空ろ過ユニット（SCEU 005）の収納室の内部の液体を、新たな液体供給容器ユニット（SCEU 002）に移す。 Next, the upper liquid supply container unit (SCEU 002) is removed using the operating means 13, and the rotor of the lower flask unit (SCEU 004) is rotated to stir for a predetermined period of time. Next, as shown in Figure 8(e), the vacuum filtration unit (SCEU 005) is placed on the base 12 using the operating means 13, and the flask unit (SCEU 004) after stirring is placed upside down on top of it via the connector unit (SCEU 003). This causes vacuum filtration, separating the solid product inside the basket of the vacuum filtration unit (SCEU 005) from the liquid product inside the storage chamber. The liquid portion obtained in this way is the acid leachate containing Li ions and Co ions. Finally, the solids inside the basket of the vacuum filtration unit (SCEU 005) are transferred to the electronic balance unit (SCEU 006), and the liquid inside the storage chamber of the vacuum filtration unit (SCEU 005) is transferred to a new liquid supply container unit (SCEU 002).
以上の各実験ユニット２１の動きの一連の流れを、図９に示す。図９では、各実験ユニット２１をそれぞれの番号（SCEUの番号）で示しており、図の左側から右側に向かって、実験が進む様子を示している。化学実験システム１０は、図９に示す流れに従って、制御部１４により、操作手段１３による各実験ユニット２１の移動順番、移動のタイミング、各種操作のタイミングなどを制御することにより、実験を自動的に実施することができる。 The sequence of movements of each experimental unit 21 described above is shown in Figure 9. In Figure 9, each experimental unit 21 is indicated by its respective number (SCEU number), and the progress of the experiment is shown from left to right in the figure. The chemical experiment system 10 can automatically carry out an experiment by using the control unit 14 to control the order in which each experimental unit 21 is moved by the operation means 13, the timing of the movements, the timing of various operations, etc., in accordance with the flow shown in Figure 9.
［実験２：触媒による有機物の合成］
２種類の有機物を触媒により合成する実験のシミュレーションを行った。この実験の従来の工程を、図１０に示す。従来の工程では、まず、図１０（ａ）に示すように、所定量の液体の有機物Ａと、所定量の固体の有機物Ｂと、所定量の溶媒（Solvent）と、所定量の触媒（Catalyst）とをフラスコ６１の内部で混合し、撹拌機６２などにより、所定の温度条件下で所定時間撹拌する。このとき、溶媒を還流させるために、フラスコ６１に冷却管６３を取り付ける。また、所定の温度に維持するために、熱電対６４などで温度を測定しながら撹拌する。撹拌後、図１０（ｂ）に示すように、冷却管６３や熱電対６４を取り外し、真空ろ過器６５でろ過して、固体６６と液体６７とに分離する。こうして、合成された液体の有機物および固体の有機物が得られる。
[Experiment 2: Catalytic synthesis of organic compounds]
A simulation was conducted for an experiment to synthesize two types of organic substances using a catalyst. The conventional process for this experiment is shown in FIG. 10 . In the conventional process, as shown in FIG. 10( a), a predetermined amount of liquid organic substance A, a predetermined amount of solid organic substance B, a predetermined amount of solvent, and a predetermined amount of catalyst are first mixed in a flask 61, and the mixture is stirred for a predetermined time under predetermined temperature conditions using a stirrer 62 or the like. A cooling tube 63 is attached to the flask 61 to reflux the solvent. The mixture is stirred while measuring the temperature using a thermocouple 64 or the like to maintain the predetermined temperature. After stirring, as shown in FIG. 10( b), the cooling tube 63 and thermocouple 64 are removed, and the mixture is filtered using a vacuum filter 65 to separate it into a solid 66 and a liquid 67. In this way, the synthesized liquid organic substance and solid organic substance are obtained.
図１０に示す実験を、図３に示す化学実験システム１０を用いて実施する。ここでは、化学実験ユニット群１１の実験ユニット２１として、図５に示す粉末供給容器ユニット（SCEU 001）、液体供給容器ユニット（SCEU 002）、コネクタユニット（SCEU 003）、フラスコユニット（SCEU 004）、真空ろ過ユニット（SCEU 005）、電子天秤ユニット（SCEU 006）、還流冷却ユニット（SCEU 007）を使用する。 The experiment shown in Figure 10 is carried out using the chemical experiment system 10 shown in Figure 3. Here, the experimental units 21 of the chemical experiment unit group 11 used are the powder supply container unit (SCEU 001), liquid supply container unit (SCEU 002), connector unit (SCEU 003), flask unit (SCEU 004), vacuum filtration unit (SCEU 005), electronic balance unit (SCEU 006), and reflux cooling unit (SCEU 007) shown in Figure 5.
まず、図１１（ａ）に示すように、操作手段１３により、基台１２の上にフラスコユニット（SCEU 004）を載置し、さらにその上に、コネクタユニット（SCEU 003）を介して、粉末の触媒を収納した粉末供給容器ユニット（SCEU 001）を載せて、所定量の触媒を下のフラスコユニット（SCEU 004）に入れる。次に、図１１（ｂ）に示すように、操作手段１３により、触媒を収納した粉末供給容器ユニット（SCEU 001）を取り外し、その代わりに、固体の有機物Ｂを収納した粉末供給容器ユニット（SCEU 001）を載せて、所定量の有機物Ｂを下のフラスコユニット（SCEU 004）に入れる。 First, as shown in FIG. 11(a), the operation means 13 is used to place the flask unit (SCEU 004) on the base 12, and then the powder supply container unit (SCEU 001) containing the powdered catalyst is placed on top of it via the connector unit (SCEU 003), and a predetermined amount of catalyst is placed in the lower flask unit (SCEU 004). Next, as shown in FIG. 11(b), the operation means 13 is used to remove the powder supply container unit (SCEU 001) containing the catalyst, and instead the powder supply container unit (SCEU 001) containing solid organic material B is placed, and a predetermined amount of organic material B is placed in the lower flask unit (SCEU 004).
同様にして、図１１（ｃ）に示すように、操作手段１３により、有機物Ｂを収納した粉末供給容器ユニット（SCEU 001）を取り外し、その代わりに、液体の有機物Ａを収納した液体供給容器ユニット（SCEU 002）を載せて、所定量の有機物Ａを下のフラスコユニット（SCEU 004）に入れる。同様にして、図１１（ｄ）に示すように、操作手段１３により、有機物Ａを収納した液体供給容器ユニット（SCEU 002）を取り外し、その代わりに、溶媒を収納した液体供給容器ユニット（SCEU 002）を載せて、所定量の溶媒を下のフラスコユニット（SCEU 004）に入れる。これにより、下のフラスコユニット（SCEU 004）で、有機物Ａと有機物Ｂと溶媒と触媒とが混合される。 Similarly, as shown in FIG. 11(c), the operating means 13 is used to remove the powder supply container unit (SCEU 001) containing organic substance B, and instead a liquid supply container unit (SCEU 002) containing liquid organic substance A is placed on top, and a predetermined amount of organic substance A is placed in the lower flask unit (SCEU 004). Similarly, as shown in FIG. 11(d), the operating means 13 is used to remove the liquid supply container unit (SCEU 002) containing organic substance A, and instead a liquid supply container unit (SCEU 002) containing a solvent is placed on top, and a predetermined amount of solvent is placed in the lower flask unit (SCEU 004). This causes organic substance A, organic substance B, the solvent, and the catalyst to mix in the lower flask unit (SCEU 004).
次に、図１１（ｅ）に示すように、操作手段１３により、上の液体供給容器ユニット（SCEU 002）を取り外し、その代わりに、還流冷却ユニット（SCEU 007）を載せ、下のフラスコユニット（SCEU 004）のローターを回転させて、所定の温度で所定時間撹拌する。撹拌後、操作手段１３により、還流冷却ユニット（SCEU 007）を取り外す。次に、図１１（ｆ）に示すように、操作手段１３により、基台１２の上に真空ろ過ユニット（SCEU 005）を載置し、さらにその上に、コネクタユニット（SCEU 003）を介して、撹拌後のフラスコユニット（SCEU 004）を上下反転させて載せる。これにより、真空ろ過されて、真空ろ過ユニット（SCEU 005）の籠の内部の固体（Solid product）と、収納室の内部の液体（Liquid product）とに分離される。こうして、合成された液体の有機物および固体の有機物が得られる。最後に、真空ろ過ユニット（SCEU 005）の籠の内部の固体を、電子天秤ユニット（SCEU 006）に移し、真空ろ過ユニット（SCEU 005）の収納室の内部の液体を、新たな液体供給容器ユニット（SCEU 002）に移す。 Next, as shown in Figure 11(e), the upper liquid supply container unit (SCEU 002) is removed using the operating means 13, and a reflux cooling unit (SCEU 007) is placed in its place. The rotor of the lower flask unit (SCEU 004) is rotated to stir the mixture at a predetermined temperature for a predetermined time. After stirring, the reflux cooling unit (SCEU 007) is removed using the operating means 13. Next, as shown in Figure 11(f), the vacuum filtration unit (SCEU 005) is placed on the base 12 using the operating means 13, and the flask unit (SCEU 004) after stirring is placed upside down on top of it via the connector unit (SCEU 003). This causes vacuum filtration, separating the mixture into a solid product inside the basket of the vacuum filtration unit (SCEU 005) and a liquid product inside the storage chamber. This results in the synthesized liquid and solid organic substances. Finally, the solids inside the basket of the vacuum filtration unit (SCEU 005) are transferred to the electronic balance unit (SCEU 006), and the liquid inside the storage chamber of the vacuum filtration unit (SCEU 005) is transferred to a new liquid supply container unit (SCEU 002).
［実験３：無機物の水熱合成］
２種類の無機物を水熱合成する実験のシミュレーションを行った。この実験の従来の工程を、図１２に示す。従来の工程では、まず、図１２（ａ）に示すように、所定量の固体の無機物Ａと、所定量の液体の無機物Ｂと、所定量の水とをオートクレーブ７１に入れ、撹拌しながら、所定の圧力および温度条件下で所定時間反応させる。反応後、図１２（ｂ）に示すように、真空ろ過器７２でろ過して、固体７３と液体７４とに分離する。こうして、水熱合成された液体の無機物および固体の無機物が得られる。
[Experiment 3: Hydrothermal synthesis of inorganic substances]
A simulation was conducted for an experiment to hydrothermally synthesize two types of inorganic substances. The conventional process for this experiment is shown in FIG. 12. In the conventional process, first, as shown in FIG. 12(a), a predetermined amount of solid inorganic substance A, a predetermined amount of liquid inorganic substance B, and a predetermined amount of water are placed in an autoclave 71 and reacted for a predetermined time under predetermined pressure and temperature conditions while stirring. After the reaction, as shown in FIG. 12(b), the mixture is filtered using a vacuum filter 72 to separate it into solid 73 and liquid 74. In this way, hydrothermally synthesized liquid inorganic substance and solid inorganic substance are obtained.
図１２に示す実験を、図３に示す化学実験システム１０を用いて実施する。ここでは、化学実験ユニット群１１の実験ユニット２１として、図５および図６に示す粉末供給容器ユニット（SCEU 001）、液体供給容器ユニット（SCEU 002）、コネクタユニット（SCEU 003）、フラスコユニット（SCEU 004）、真空ろ過ユニット（SCEU 005）、電子天秤ユニット（SCEU 006）、圧力センサ付きコネクタユニット（SCEU 008）、加圧ユニット４０を使用する。 The experiment shown in Figure 12 is carried out using the chemical experiment system 10 shown in Figure 3. Here, the experimental units 21 of the chemical experiment unit group 11 used are the powder supply container unit (SCEU 001), liquid supply container unit (SCEU 002), connector unit (SCEU 003), flask unit (SCEU 004), vacuum filtration unit (SCEU 005), electronic balance unit (SCEU 006), connector unit with pressure sensor (SCEU 008), and pressurization unit 40 shown in Figures 5 and 6.
まず、図１３（ａ）に示すように、操作手段１３により、基台１２の上にフラスコユニット（SCEU 004）を載置し、さらにその上に、コネクタユニット（SCEU 003）を介して、粉末の無機物Ａを収納した粉末供給容器ユニット（SCEU 001）を載せて、所定量の無機物Ａを下のフラスコユニット（SCEU 004）に入れる。次に、図１３（ｂ）に示すように、操作手段１３により、無機物Ａを収納した粉末供給容器ユニット（SCEU 001）を取り外し、その代わりに、液体の無機物Ｂを収納した液体供給容器ユニット（SCEU 002）を載せて、所定量の無機物Ｂを下のフラスコユニット（SCEU 004）に入れる。 First, as shown in FIG. 13(a), the operation means 13 is used to place the flask unit (SCEU 004) on the base 12, and then the powder supply container unit (SCEU 001) containing powdered inorganic substance A is placed on top of it via the connector unit (SCEU 003), and a predetermined amount of inorganic substance A is placed in the lower flask unit (SCEU 004). Next, as shown in FIG. 13(b), the operation means 13 is used to remove the powder supply container unit (SCEU 001) containing inorganic substance A, and instead, the liquid supply container unit (SCEU 002) containing liquid inorganic substance B is placed, and a predetermined amount of inorganic substance B is placed in the lower flask unit (SCEU 004).
同様にして、図１３（ｃ）に示すように、操作手段１３により、無機物Ｂを収納した液体供給容器ユニット（SCEU 002）を取り外し、その代わりに、水を収納した液体供給容器ユニット（SCEU 002）を載せて、所定量の水を下のフラスコユニット（SCEU 004）に入れる。これにより、下のフラスコユニット（SCEU 004）で、無機物Ａと無機物Ｂと水とが混合される。 Similarly, as shown in Figure 13(c), the liquid supply container unit (SCEU 002) containing inorganic substance B is removed using the operating means 13, and a liquid supply container unit (SCEU 002) containing water is placed in its place, and a predetermined amount of water is poured into the lower flask unit (SCEU 004). This causes inorganic substances A, B, and water to mix in the lower flask unit (SCEU 004).
次に、図１３（ｄ）に示すように、操作手段１３により、上の液体供給容器ユニット（SCEU 002）を取り外し、その代わりに、圧力センサ付きコネクタユニット（SCEU 008）を介して、加圧ユニット４０を載せる。下のフラスコユニット（SCEU 004）のローターを回転させつつ、操作手段１３で加圧ユニット４０を操作して、フラスコユニット（SCEU 004）の内部の圧力を高め、所定の圧力および温度条件下で所定時間反応させる。このとき、フラスコユニット（SCEU 004）の内部の圧力は、圧力センサ付きコネクタユニット（SCEU 008）の圧力センサで測定した値を用いて、制御部１４で操作手段１３を制御し、調整する。 Next, as shown in Figure 13(d), the upper liquid supply container unit (SCEU 002) is removed using the operating means 13, and in its place, the pressurizing unit 40 is placed via the connector unit with pressure sensor (SCEU 008). While the rotor of the lower flask unit (SCEU 004) is rotating, the pressurizing unit 40 is operated using the operating means 13 to increase the pressure inside the flask unit (SCEU 004), and a reaction is carried out for a predetermined time under predetermined pressure and temperature conditions. At this time, the pressure inside the flask unit (SCEU 004) is adjusted by the control unit 14, controlling the operating means 13 using the value measured by the pressure sensor in the connector unit with pressure sensor (SCEU 008).
次に、図１３（ｅ）に示すように、操作手段１３により、基台１２の上に真空ろ過ユニット（SCEU 005）を載置し、さらにその上に、コネクタユニット（SCEU 003）を介して、反応後のフラスコユニット（SCEU 004）を上下反転させて載せる。これにより、真空ろ過されて、真空ろ過ユニット（SCEU 005）の籠の内部の固体（Solid product）と、収納室の内部の液体（Liquid product）とに分離される。こうして、水熱合成された液体の無機物および固体の無機物が得られる。最後に、真空ろ過ユニット（SCEU 005）の籠の内部の固体を、電子天秤ユニット（SCEU 006）に移し、真空ろ過ユニット（SCEU 005）の収納室の内部の液体を、新たな液体供給容器ユニット（SCEU 002）に移す。 Next, as shown in Figure 13(e), the vacuum filtration unit (SCEU 005) is placed on the base 12 using the operating device 13, and the post-reaction flask unit (SCEU 004) is then placed upside down on top of it via the connector unit (SCEU 003). This causes vacuum filtration to separate the solid product inside the basket of the vacuum filtration unit (SCEU 005) from the liquid product inside the storage chamber. This results in the hydrothermally synthesized liquid inorganic substance and solid inorganic substance. Finally, the solid product inside the basket of the vacuum filtration unit (SCEU 005) is transferred to the electronic balance unit (SCEU 006), and the liquid inside the storage chamber of the vacuum filtration unit (SCEU 005) is transferred to a new liquid supply container unit (SCEU 002).
１０ 化学実験システム
１１ 化学実験ユニット群
２１ 実験ユニット
２１ａ 連結面
２１ｂ、２１ｄ 電磁石
２１ｃ、２１ｅ 電気端子
１２ 基台
２２ａ 載置面
２２ｂ 電磁石
２２ｃ 電気供給端子
１３ 操作手段
１３ａ アームの先端
１４ 制御部
REFERENCE SIGNS LIST 10 Chemical experiment system 11 Chemical experiment unit group 21 Experiment unit 21a Connecting surface 21b, 21d Electromagnet 21c, 21e Electrical terminal 12 Base 22a Mounting surface 22b Electromagnet 22c Electrical supply terminal 13 Operating means 13a Tip of arm 14 Control unit
Claims (3)
連結した各実験ユニットのうち、最下部の実験ユニットを載置するための基台と、
各実験ユニットを一つずつ移動可能に設けられた操作手段と、
前記操作手段の動きを制御する制御部とを有し、
各実験ユニットは、常に同じ位置関係で互いに着脱可能に連結するための電磁石から成る連結手段を有し、
前記基台は、前記最下部の実験ユニットの前記連結手段を着脱可能に固定するための電磁石から成る固定手段を有し、
前記制御部は、前記所望の化学実験の手順に応じて、前記操作手段により、各実験ユニットのうちの複数を順番に移動させて、前記基台の上で互いに連結したり、連結を解除したりし、
各実験ユニットのうちの複数の実験ユニットは、上面および下面に同じ大きさの前記連結面を有し、前記上面の連結面に設けられた供給口、および／または、前記下面の連結面に設けられた排出口を有し、前記供給口を有する実験ユニットを下に、前記排出口を有する実験ユニットを上にして連結するとき、上方の実験ユニットの前記排出口から排出された物質が、下方の実験ユニットの前記供給口から供給されるよう、前記上方の実験ユニットの前記下面の連結面と、前記下方の実験ユニットの前記上面の連結面とで互いに連結可能に設けられ、
各実験ユニットは、前記連結面に、前記連結手段に接続された電気端子を有し、前記連結手段で互いに連結するとき、各電気端子同士も互いに接続され、
前記基台は、電源に接続された電気供給端子を有し、前記固定手段で前記最下部の実験ユニットの前記連結手段を固定するとき、前記最下部の実験ユニットの下面の連結面の前記電気端子と前記電気供給端子とが接続され、
前記電気供給端子から各電気端子を通して各実験ユニットの前記連結手段に電力を供給することにより、各実験ユニットの前記連結手段を稼働させて、前記最下部の実験ユニットを前記基台に吸着させると共に、連結した各実験ユニットを互いに吸着させることを
特徴とする化学実験装置構築システム。 a chemical experiment unit group having a plurality of experiment units each having the function of at least one of a plurality of types of chemical experiment equipment, each experiment unit having a three-dimensional shape and one or more connecting surfaces of a standardized size, and being arranged so that the connecting surfaces can be connected to each other, and a plurality of the experiment units can be connected to each other or disconnected from each other according to the procedure of a desired chemical experiment;
a base on which the lowest experiment unit of the connected experiment units is placed;
an operating means for moving each of the experimental units one by one;
a control unit for controlling the movement of the operating means,
Each experimental unit has a connecting means made of an electromagnet for detachably connecting to the other experimental units in the same positional relationship at all times;
the base has a fixing means made of an electromagnet for detachably fixing the connecting means of the lowest experimental unit;
the control unit uses the operation means to move a plurality of the experiment units in order according to the procedure of the desired chemical experiment, and connect or disconnect the units to each other on the base ;
A plurality of the experimental units among the experimental units have connecting surfaces of the same size on the upper and lower surfaces, and have a supply port provided on the connecting surface on the upper surface and/or a discharge port provided on the connecting surface on the lower surface, and are arranged so that when the experimental unit having the supply port is connected below and the experimental unit having the discharge port is connected above, the connecting surface on the lower surface of the upper experimental unit and the connecting surface on the upper surface of the lower experimental unit can be connected to each other so that a substance discharged from the discharge port of the upper experimental unit can be supplied from the supply port of the lower experimental unit,
Each experimental unit has an electrical terminal connected to the connecting means on the connecting surface, and when the experimental units are connected to each other by the connecting means, the electrical terminals are also connected to each other;
The base has an electrical supply terminal connected to a power source, and when the connecting means of the lowest experimental unit is fixed by the fixing means, the electrical terminal on the connecting surface on the underside of the lowest experimental unit and the electrical supply terminal are connected;
By supplying power from the electric supply terminal to the connecting means of each experimental unit through each electric terminal, the connecting means of each experimental unit is operated, and the lowest experimental unit is attached to the base and the connected experimental units are attached to each other.
A chemical experiment equipment construction system featuring:
3. The chemical experiment equipment construction system according to claim 1, wherein each experiment unit has an upper surface and a lower surface that form the connecting surface, and is provided so as to be connectable in the vertical direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021179933A JP7807780B2 (en) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | Chemical Experiment Equipment Construction System |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021179933A JP7807780B2 (en) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | Chemical Experiment Equipment Construction System |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023068702A JP2023068702A (en) | 2023-05-18 |
| JP7807780B2 true JP7807780B2 (en) | 2026-01-28 |
Family
ID=86328094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021179933A Active JP7807780B2 (en) | 2021-11-04 | 2021-11-04 | Chemical Experiment Equipment Construction System |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7807780B2 (en) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001194373A (en) | 2000-01-06 | 2001-07-19 | Olympus Optical Co Ltd | Microminiature chemical operator |
| JP2005161125A (en) | 2003-11-28 | 2005-06-23 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Micro chemical reactor |
| JP2007532867A (en) | 2004-04-07 | 2007-11-15 | テカン・トレーディング・アクチェンゲゼルシャフト | Devices and procedures for identifying, positioning and tracking objects on laboratory equipment |
| JP2009501138A (en) | 2005-06-17 | 2009-01-15 | エッケルト ウント ツィーグラー ユーロトープ ゲーエムベーハー | System and method for processing chemical substances, computer program for controlling such a system, and computer-readable storage medium |
| JP2009536313A (en) | 2006-01-11 | 2009-10-08 | レインダンス テクノロジーズ， インコーポレイテッド | Microfluidic devices and methods for use in nanoreactor formation and control |
| JP2010508500A (en) | 2006-10-31 | 2010-03-18 | ビィウルケルト ヴェルケ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー カーゲー | Modular laboratory equipment for liquid analysis and synthesis and methods for liquid analysis and synthesis |
| JP2012507305A (en) | 2008-11-05 | 2012-03-29 | バイオメロー | Apparatus for handling and / or preparing biological samples |
| CN109201133A (en) | 2018-11-13 | 2019-01-15 | 望潮科技（北京）有限公司 | A kind of mechanical arm experimental system |
| JP2020051949A (en) | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 株式会社日立製作所 | Water quality meter and water quality analysis method |
| JP2020520298A (en) | 2017-04-06 | 2020-07-09 | エスアールアイ インターナショナルＳＲＩ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ | Modular system for performing multi-step chemical reactions and methods of use |
| WO2021148818A1 (en) | 2020-01-24 | 2021-07-29 | BiologIC Technologies Limited | Modular reactor systems and devices, methods of manufacturing the same and methods of performing reactions |
-
2021
- 2021-11-04 JP JP2021179933A patent/JP7807780B2/en active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001194373A (en) | 2000-01-06 | 2001-07-19 | Olympus Optical Co Ltd | Microminiature chemical operator |
| JP2005161125A (en) | 2003-11-28 | 2005-06-23 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Micro chemical reactor |
| JP2007532867A (en) | 2004-04-07 | 2007-11-15 | テカン・トレーディング・アクチェンゲゼルシャフト | Devices and procedures for identifying, positioning and tracking objects on laboratory equipment |
| JP2009501138A (en) | 2005-06-17 | 2009-01-15 | エッケルト ウント ツィーグラー ユーロトープ ゲーエムベーハー | System and method for processing chemical substances, computer program for controlling such a system, and computer-readable storage medium |
| JP2009536313A (en) | 2006-01-11 | 2009-10-08 | レインダンス テクノロジーズ， インコーポレイテッド | Microfluidic devices and methods for use in nanoreactor formation and control |
| JP2010508500A (en) | 2006-10-31 | 2010-03-18 | ビィウルケルト ヴェルケ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー カーゲー | Modular laboratory equipment for liquid analysis and synthesis and methods for liquid analysis and synthesis |
| JP2012507305A (en) | 2008-11-05 | 2012-03-29 | バイオメロー | Apparatus for handling and / or preparing biological samples |
| JP2020520298A (en) | 2017-04-06 | 2020-07-09 | エスアールアイ インターナショナルＳＲＩ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ | Modular system for performing multi-step chemical reactions and methods of use |
| JP2020051949A (en) | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 株式会社日立製作所 | Water quality meter and water quality analysis method |
| CN109201133A (en) | 2018-11-13 | 2019-01-15 | 望潮科技（北京）有限公司 | A kind of mechanical arm experimental system |
| WO2021148818A1 (en) | 2020-01-24 | 2021-07-29 | BiologIC Technologies Limited | Modular reactor systems and devices, methods of manufacturing the same and methods of performing reactions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023068702A (en) | 2023-05-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20230391553A1 (en) | Robotic processing system | |
| EP2275810B1 (en) | Sample processing system | |
| US8968675B2 (en) | Sample processing system | |
| JP4445993B2 (en) | Cell culture equipment | |
| CN108138115A (en) | Improvements in and involving biomanufacturing equipment | |
| JP6952708B2 (en) | Self-contained slide processing unit for biological samples | |
| US20180133893A1 (en) | Sample treatment system | |
| CN109313206B (en) | Handling of consumables for liquid processing | |
| CN115674278A (en) | Glove box system | |
| JP7807780B2 (en) | Chemical Experiment Equipment Construction System | |
| CN110612450A (en) | Laboratory instrument, network of laboratory instruments and methods for working on laboratory samples | |
| WO2009033128A2 (en) | Sample processing system | |
| JP2025529845A (en) | Modular Bioprocessing Systems | |
| CN111617725B (en) | Processing unit and use of multiple processing units | |
| KR20240041950A (en) | Production systems and methods for producing products | |
| EP0841983B1 (en) | Chemical synthesis vessel and system employing the same | |
| CN218307635U (en) | Solution mixing equipment and solution mixing system | |
| CN216062114U (en) | Automatic extraction device | |
| CN211585409U (en) | Heating sealing filtering device and high-flux drug eutectic screening system thereof | |
| CN116034155A (en) | bioreactor system | |
| WO2024061879A1 (en) | Integrated bioprocessing system for performing a bioprocess on a cell culture | |
| CN119215783B (en) | Modular chemical synthesis experimental system | |
| EP4720686A1 (en) | Automated device and module for performing chemical and/or biological experiments | |
| WO2026008048A1 (en) | Device for automatically synthesizing nanoparticles | |
| HK40101380B (en) | Automatic material synthesis system and method based on artificial intelligence and robot |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240513 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20250115 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250121 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20250318 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20250509 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20250909 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20251107 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20251210 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20260106 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20260108 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7807780 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |