自律科学: 自動車産業の発展がクロマトグラフィー用途の未来を予測

執筆者:Moritz Kneipp(ライフサイエンス、診断法、分析のキーアカウントマネージャー)

あなたは渋滞している高速道路を運転していても、落ち着いてお気に入りの音楽を聞いています。しかし、現代において運転を定義するものは何でしょうか?鍵をポケットから取り出さなくても、自動車に近づけば鍵が開き、ボタンを押せばエンジンが作動し、ヘッドライトは自動で点灯し、空調制御で快適な環境が作られ、ワイパーも自動で作動して、道中で小雨が降ってきた場合に対処してくれます。自動車が半年後に予定されている保守点検について通知することもあり、車線変更時にはハンドルの優しい振動で指示器を使うよう通知してくれ、緊急ブレーキアシストはいざというときに作動して、運転者自身や車の外にいる人々をケガから守ってくれます。

ここに至るまでどのような道のりを辿ってきたのでしょうか?自動車が発明された1885年以降の数年、ドライバーはディーゼルエンジンとガソリンエンジンの違いについて理解し、クーラントやオイルの温度と液面を監視し、走行距離計に基づいて駆動ベルトの寿命を判断し、ギア切り替え時にエンジンの速度を合わせる必要がありました。センサー技術、安全性、オートメーションの飛躍的発展によって、運転は我々にとって才能となり、保守点検をスケジュールするための車の技術的な操作が限定されました。自動車はセルフチェックして、所有者は自動車が期待する仕事をしてくれることを信頼できるようになりました。自律的に目的を達成してくれることもあるのです。

繰り返す歴史

同じような傾向がクロマトグラフィーの分野にも大変革をもらたしています。より高性能なシステム、機械学習、そして蓄積し続けるデータが、自動化、計画外のダウンタイム削減、メンテナンススケジュールの予測に新たな可能性をもたらしています。その結果、顧客ベースが広がり、特別に訓練を受けたサイエンティストだけでなく、より幅広い分野の専門家まで包含するようになりました。自動車と同様に、これら開発を促進している要因の1つがセンサー技術の飛躍的発展であり、それは例えば、毎秒ナノリットル単位に至るオンライン流量測定も可能にします。

職人たちの科学

初期のクロマトグラフィーシステムでは、次回の実験に向けてオペレーター(通常は高度な訓練を受けたハイテク研究施設のサイエンティスト)が各サンプルを手動で準備する必要がありました。分析手順やプロセスは分単位または秒単位で短くできる一方、標準的なサンプル準備手順には完了まで数時間かかります。このサンプル準備は対象となる特定の化合物によって異なり、計量、ろ過、蒸発、液体間での抽出、均質化などが手順に含まれる場合もあります。しかし、手作業ではまだ行われていませんでした。そして、苦労して準備した各サンプルは適切なタイミングで1つずつシステムに乗せる必要がありました。この手順には、プロセス全体でシステムを専門に扱うオペレーターが必要でした。実験が終了した後も、実験結果の複雑な計算という形で作業は続きました。最適化とオートメーションに関する可能性が大いにありました。

最先端の技術

現在のシステムは大部分が自動化され、サンプル準備からデータ分析や可視化に至るまでワークフロー全体を統合できるようになっています。オートメーションシステムは設計で異なり、手作業を再現してエミュレートするシステムから、ベンチトップシステムなどサンプル準備の役割を担うクローズドシステムにまで及びます。後者は適切な範囲で特定のプロセスを自動化する一方、前者はより柔軟に対応できます。標準的な手動プロセスを模倣するロボットシステムは、異なる手順を実行して、同様に自動化された方法で別のプロセスを完了するのに適しています。もちろん、オートメーションの増加を推し進めている主な要因は、コストと手作業の削減です。しかし、センサー技術の進化によって、ワークフローをオンラインで監視して最適化でき、スピードや再現可能性だけでなく、安定性や安全性も向上させることができます。

さまざまな影響

しかし、これは始まりにすぎません。一般的に、クロマトグラフィーのワークフローや分析測定器のテスト結果の価値が高まると、成功例がただ増えていきます。現在対象となる分野に食品飲料産業が含まれていますが、結果から栄養素の安全性に関する情報を得られます。高度に最適化されて高収量の食品製造プロセスの需要が引き続き増加していけば、製造バッチすべてが増加し続ける消費者にリーチできることになります。このように、健康と安全性は、製造プロセスの安全性と安定性の影響を受けています。医薬品は、病気に苦しむ人(多くの場合、すでに免疫システムに欠陥があるグループ)たちを助け、治癒することを目的としています。特にそのような患者にとっては、制御された製造プロセスの安全性、セキュリティ、信頼性が重要になります。分析測定器やワークフローは、すでにこれらの安全性の側面から制御するために使用されており、新しく複雑な治療法が利用できるようになるとともに、製造プロセスに効率的かつシームレスに統合できるこのようなワークフローに対する需要はさらに高まるでしょう。例えば、ワクチンの開発段階において、クロマトグラフィーのシステムは、さまざまな病気と戦う特定の抗体を見つける上ですでに役立っており、命を脅かす可能性のある伝染病の蔓延に対抗する特定の化合物を迅速に生産できるようになっています。科学捜査では、クロマトグラフィーおよび分析システムが犯罪事件を解決する情報の獲得に使用されています。この分析は、自然薬品や合成薬品、毒物サンプルから、火事や爆発の瓦礫にも対応できます。他の用途としては、塗料や色素分子を分析して、それぞれを所定の場所にリンクさせたり、食品偽装、偽造酒、不良品の香料の明らかな兆しを特定したりします。

隠れたチャンピオン

このような分析システムは産業や研究の分野でのみ普及しており、実際の分析を軸にワークフローを完了するために自動化されて安定したプロセスの需要は増え、発展していくことでしょう。こうした発展の大部分はスマートセンサーソリューションによって可能になるのであり、センシリオンはライフサイエンス、診断学、分析機器の分野で価値あるパートナーとして認められています。センシリオンのセンサーソリューションがあれば、多種多様な用途で検証の免除、プロセスの制御や最適化、故障モード検出を実現できます。温湿度、CO2濃度、粒子状物質など環境要因の監視が必要な用途でも、液体やガスの流量の正確な測定や制御が必要な用途でも、センシリオンの完全に校正されたデジタルセンサー技術は、プロセスやワークフローのオートメーションおよび制御に関する優れた信頼性のある基準を示します。

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