窒素エバポレーター、ロータリーエバポレーター、遠心エバポレーターの総所有コスト比較
- Orange Science
- 2 日前
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窒素エバポレーター、ロータリーエバポレーター、遠心エバポレーター、それぞれの総所有コストの比較。サンプル蒸発に必要な費用や価格を乾燥法別に比較します。
窒素エバポレーターの総所有コスト: 窒素エバポレーター5年モデル対代替乾燥法の比較
実験室で窒素ブローダウンと他の蒸発法を比較する際、議論は購入価格に集中しがちですが、資本コストは氷山の一角に過ぎません。5年間の日常使用では、ガス供給、メンテナンス、人件費、エネルギー消費などの要素が初期投資を容易に上回ります。
比較の基準：1日あたり10mLメタノール12検体を蒸発させる実験室。
以下では、3つの主要な蒸発方法について5年間の総所有コスト（TCO）分析を解説します：
- 窒素ブローダウン
- ロータリーエバポレーター
- 遠心分離式蒸発装置
窒素ブローダウンのガス供給シナリオとして、ボンベ供給とオンサイト発生装置の2パターンを比較し、長期的に最も価値の高い選択肢を検証します。
1. 12ポジションN-EVAP窒素エバポレーターを用いた窒素ブローダウン（5年間の所有コスト）
基本使用条件
- 10mLメタノールサンプル12本の蒸発：全12サンプル同時乾燥に約40分
- 人件費：実験技術者時給25ドル/時間 × 40分 = 17ドル/日 → 4,250ドル/年
- 資本コスト（12ポジションN-EVAP蒸発装置）：約3,500ドル
- ガス流量：1ポジションあたり1/3 L/min × 12 = フル稼働時4 L/min
- 1日あたり使用時間：40分/日、250日/年 → 約40,000 L/年（約40 m³/年）
- 消費電力：加熱槽（約1kW）≈ 166kWh/年 → 約22ドル/年（EIA平均：0.1296ドル/kWh）
オプションA — シリンダー（300 ft³サイズ）
- ボンベ容量：300 ft³ ≈ 8,495 L（約8.5 m³）
- ボンベ単価：400ドル
- 年間必要ボンベ数：40 m³ ÷ 8.5 m³ ≈ 5本/年
- 年間ボンベ購入費：5 × 400ドル = 2,000ドル
- 年間レンタル料：5 × 20ドル = 100ドル
- 年間配送費：5 × 30ドル = 150ドル
- 年間総費用：2,000ドル + 100ドル + 150ドル = 2,250ドル
- 5年間の供給コスト：11,250ドル
5年間総所有コスト
11,250ドル（ガス）＋ 3,500ドル（蒸発器）＋ 110ドル（エネルギー）＋ 21,250（人件費）＝ 約36,110ドル
オプションB — オンサイト窒素発生装置（Organomation社製 NITRO-GEN+）
- 資本コスト（NITRO-GEN+ 窒素発生装置）：15,000ドル
- 資本コスト（12ポジション N-EVAP 蒸発器）：3,500ドル
- 発生装置の電力消費量：1.8 kW × 40分/日 × 250日 = 300 kWh/年 → 約39ドル/年
- メンテナンス：
- コンプレッサー交換：18ヶ月ごと @ 1,800ドル → 5年間で約6,000ドル
- フィルター交換：4,000時間ごと → この使用頻度では5年間で無視できる程度
5年間総所有コスト
18,500ドル (蒸発器＋窒素発生装置) + 6,000ドル (メンテナンス) + 0ドル (ガス) + 195ドル (電力) + 21,250ドル (人件費) = 約45,945ドル
窒素エバポレーター — 5年間の総所有コスト比較
供給オプション | 資本（蒸発＋ガス） | 5年間運用コスト | 人件費 | 5年間総所有コスト |
シリンダー（300 ft³） | 3,500ドル + 0ドル | 約11,360ドル | 21,250ドル | 約36,110ドル |
窒素発生機（NITRO-GEN+） | 3,500ドル + 15,000ドル | 約6,195ドル | 21,250ドル | 約45,945ドル |
窒素エバポレーター - 主なポイント
これらの前提条件のもとでは、窒素タンクのレンタルは、発生器の購入と比較して5年間で約10,000ドルの節約になります。ただし、年間運用コストが低いため、発生器は時間の経過とともに元が取れます。年間わずか5本のタンクしか必要としないこの低処理量の実験室の例では、シリンダーでも窒素発生器でも問題ありません。
年間5本以上購入する高処理量研究室の場合、窒素発生装置への投資が長期的に見て明らかに費用対効果が高くなります。コスト削減効果は急速に積み上がり、作業途中の窒素切れリスクや発注・納品スケジュール管理といった事務作業も不要となります。
2. ロータリーエバポレーター（5年間の所有コスト）
基本使用条件
- 10mLメタノールサンプル12本の蒸発：各サンプル蒸発に5分＋フラスコ交換に5分＝120分/日（2時間/日）
- 人件費：実験技術者時給25ドル×2時間＝50ドル/日 → 12,500ドル/年
- 資本コスト（中級モデル）：約8,000ドル
- 真空ポンプ：初期費用約2,000ドル
- チラー（温度制御用）：初期費用約4,000ドル
- 電力消費量：槽＋ポンプ＋冷却装置 ≈ 1.2 kW → 600 kWh/年 → 約78ドル/年
- メンテナンス：
- ロータリーシール、槽清掃、ポンプ点検：平均約300ドル/年
- 冷却装置冷媒点検（約3年ごと）：約500ドル
5年間総所有コスト
14,000ドル（資本）＋ 2,200（メンテナンス）＋ 390ドル（エネルギー）＋ 62,500ドル（人件費）＝ 約79,090ドル
注
5年間の総コストは窒素エバポレーターよりわずかに低いですが、ロータリーエバポレーターは通常、少量・高スループットのサンプル前処理には適しません。複数の並列マイクロボリューム蒸発よりも、大容量処理や溶媒回収に適しています。
メタノール1mLあたりの蒸発時間は窒素ブローダウンより速いものの、一度に乾燥できるサンプルは1つだけで、蒸発プロセスが完了するたびにフラスコを交換する必要があります。これにより全体のプロセスが遅くなり、より多くのエネルギーと人件費がかかります。一度に乾燥させるサンプルが数個程度の場合にのみ、ロータリーエバポレーターを検討してください。
3. 遠心エバポレーター（5年間の所有コスト）
基本使用条件
- 10mLメタノールサンプル12本の蒸発：全12本を同時に乾燥させるのに3時間
- 人件費：実験技術者賃金 25ドル/時間 × 3時間 = 75/日 → 18,750ドル/年
- 資本コスト（中型ユニット）：約35,000ドル
- 真空ポンプ：初期費用約5,000ドル
- コールドラップ：初期費用約6,000ドル
- 消費電力：チャンバー＋ポンプ＋コールドラップ ≈ 1.5 kW → 年間1,125 kWh → 約146ドル/年
- メンテナンス：
- ポンプ再構築：約2年ごとに1,500ドル → 5年間で約3,750ドル
- コールドトラップ保守：4年目に約1,000ドル
- 消耗品（ローター、シール）：約500ドル/年
5年間総所有コスト
46,000ドル（資本）＋ 7,250ドル（メンテナンス）＋ 730ドル（エネルギー）＋ 93,750ドル（人件費）＝ 約147,730ドル
注
遠心エバポレーターはデリケートなサンプルや多数のバイアル同時処理に適していますが、初期費用が高額なため、揮発性溶媒の日常的なブローダウンを行う研究室では非現実的な場合が多いです。また、高速並列蒸発に優れた窒素エバポレーターに比べ、サンプル乾燥速度が遅い傾向があります。ほとんどの用途では、サンプルが窒素乾燥に耐えられないほど敏感でない限り、窒素エバポレーターの方が費用対効果が高く効率的な解決策となります。
なお、12検体の乾燥に約3時間を要する場合でも、このプロセスには実験技術者の積極的な関与がほとんど、あるいは全く不要です。これにより技術者はその間他の作業に集中できるため、この例における実際の労務費は多少過大評価されている可能性があります。
結論：作業に適した蒸発ツールの選択
5年間の運用期間では、購入価格を上回る運用コストが発生する可能性があり、蒸発方法の選択は実験室のスループットとワークフローに大きく依存します。ロータリーエバポレーターは年間運用コストが最も低いですが、各フラスコを操作ごとに交換する労務費と蒸発完了までの総時間が総コストを大幅に増加させます。一度に1サンプルしか蒸発できないため、毎日複数の少量サンプルを処理する実験室では非現実的となります。
高スループット用途では窒素エバポレーターが優れた選択肢となります。多数のサンプルを並行処理できるため時間と労力を節約でき、オンサイト窒素発生装置と組み合わせれば効率的で信頼性の高い長期ソリューションを提供します。ボンベ供給は短期的にはコスト効率が良く見えるかもしれませんが、年間に数本以上のボンベを消費する研究室では、発生器はすぐに元が取れます。同時に、ガス配送の不便さや処理途中の中断リスクも排除できます。
Organomation - 窒素エバポレーター
オレンジサイエンスでは世界的に有名なOrganomation社の窒素エバポレーターを取り扱っています。Organomation社は、窒素ブローダウン技術を中心とした窒素エバポレーター・窒素ブローダウン蒸発装置を専門としている機器開発メーカーです。1959年に設立され、60年以上にわたり、世界中の研究・試験機関向けに窒素エバポレーター・窒素蒸発装置を提供してきました。Organomation社の高品質な窒素エバポレーター装置は、世界中で信頼性が高く、メンテナンスの手間がかからない実験装置であると高く評価されています。また、耐用年数が長いため、今日の多忙な研究室にとって、非常に費用対効果の高いソリューションとなっています。
窒素エバポレーターとは、分析用サンプルの前処理によく使用される実験装置です。環境試験、農業、食品・飲料、医薬、品質保証、科学捜査、オイル・グリースなど、様々な業界で使用されており、質量分析を行う前にサンプルを乾燥・濃縮するために使用されます。試料は窒素エバポレーターに充填され、窒素ブローダウンが、時には熱と併用されながら、試料の水分を除去するために使用されます。
Organomationの卓上型窒素エバポレーターは、窒素ガスの穏やかな流れをサンプルに直接供給します。一定のガス流は、蒸気が飽和した空気層を押し流し、蒸気が液体に戻るのを防ぎます。これにより、過剰な溶媒蒸気の量が減少し、圧力が下がり、サンプルがより速く蒸発することが可能になります。これは、少量、揮発性、半揮発性のサンプルには特に重要です。
窒素ブローダウンは消耗品を必要としない方法であり、サンプルに非常に優しく、代替オプションと比較して非常に手頃な価格です。
Organomationは、N-EVAPライン、MULTIVAPライン、MICROVAPラインの3つの主要製品ラインを通じて、少量サンプル用の窒素ブローダウン蒸発器の多くのバリエーションを提供しています。
N-EVAP
N-EVAPは調整可能な窒素ブローダウン技術を利用しており、窒素ガスを無駄にすることなく、サンプルへの窒素フローを完全にコントロールできます。柔軟性がN-EVAPの特徴です。他の少量サンプルエバポレーターと異なり、N-EVAPは、別々のヒートブロックを必要とせず、一度に数種類のバイアルやチューブを保持することができます。非加熱モデルだけでなく、ウォーターバスまたはドライビーズ付きの加熱モデルもあります。
MULTIVAP
MULTIVAPは、一度に多数のサンプルのバッチ濃縮に一貫性を提供します。チューブは、加熱された特注アルミブロックまたはウォーターバスに設置されます。窒素分配マニホールドはユニットとして昇降し、1回の動作で全サンプルへの蒸発を開始または停止します。
MICROVAP
MICROVAPは、96ウェルマイクロプレートや小ロット用に設計されたコンパクトな装置で、ライフサイエンスや製薬業界のお客様によく使用されています。サンプルは、サンプルチューブに合うように特注加工された加熱アルミニウムブロックに収まります。常温での蒸発用に、加熱なしのモデルもあります。
窒素ブローダウン蒸発器は、少量のサンプルや大量のサンプルの蒸発、複数のサンプル前処理方法の同時実行を可能にすることで、ラボに利益をもたらします。
動画
時間計算・溶媒除去方法判別ツール
Organomation社の日本語Webサイトでは溶媒除去に関する時間計算ツール・溶媒除去方法判別ツールを用意しています。手作業で処理していた濃縮除去の時間を濃縮器を使うことでどれだけ時間短縮できるか、ラボに必要な溶媒除去方法、濃縮器が必要か、など、いくつかの質問に答えるだけですぐに回答が得られます。ぜひご活用ください。
Organomationの窒素エバポレーターの違い
Organomation社は、窒素ブローダウン技術を中心としたラボ用窒素エバポレーターのメーカーです。N-EVAP、MICROVAP、MULTIVAPの3つの主要なブローダウン製品ラインがあります。各製品ラインは、容量、制御、機能が異なるため、さまざまな用途に対応できるように設計されています。ここでは、各エバポレーターの主な違いを説明し、どのエバポレーターがお客様のラボに最適かを判断できるようにします。
加熱媒体
全てのエバポレーターには加熱機能が標準装備されていますが、小さなサンプルや熱に敏感なサンプルを扱う場合は、非加熱タイプも選択できます。加熱オプションが必要な場合は、各ユニットで使用される加熱媒体を知ることが重要です。
N-EVAP
全ユニットにウォーターバスが標準装備されています。6、12、24ポジションのN-EVAPには、アルミビーズまたはガラスビーズを使用したドライバスのオプションがあります。ウォーターバスとドライバスの違いと、それぞれの利点を生かすアプリケーションについてご覧ください。
MICROVAP
すべてのユニットがアルミニウム製ヒートブロックを使用しています。15ポジションと24ポジションのMICROVAPには、チューブやバイアル用の特注ドリル付きアルミインサートも付属しています。
MULTIVAP
64ポジションと100ポジションのMULTIVAPを除き、カスタムドリルアルミヒートブロックを使用しています。
サンプルサイズと容量
各ユニットには、対応可能なサンプルサイズの範囲があります。この範囲内で複数のチューブサイズを保持できるように設計されているエバポレーターもあれば、1つのチューブサイズしか保持できないように設計されているエバポレーターもあります。エバポレーターを選択する前に、ご希望のチューブサイズと容量を把握しておくことが重要です。
N-EVAP
すべてのN-EVAPエバポレーターは、外径10～30mmのチューブに対応します。これらの装置には、一度に複数のサイズのチューブを保持できるユニークなスプリングアシストサンプルホルダーがあります。6～45のサンプルポジションのオプションがあり、小規模から中規模のバッチを扱う場合に最適です。
MICROVAP
マイクロプレートと小バッチの試験管の両方に対応します。マイクロプレート用には、96ウェルプレート1枚または3枚を収納できるシングルプレートユニットとトリプルプレートユニットがあります。試験管用には、小～中サイズの試験管用に設計された15ポジションまたは24ポジションのモデルがあります。試験管用MICROVAPは、1～2本の試験管サイズに最適です。試験管MICROVAPには、1本の試験管サイズに適合するよう特注で穴あけされたインサートが1セット標準装備されています。2本目のチューブサイズを使用する場合は、2セット目のカスタムインサートを購入できます。
MULTIVAP
MULTIVAPユニットは、1-2サイズのチューブのみを扱う場合に理想的ですが、装置モデルにより幅広いチューブサイズ（外径10-30 mm）に対応できます。ドライブロックモデルには1本のチューブサイズに適合する特注の穴あきヒートブロックが付属し、ウォーターバスモデルには1本のチューブサイズに適合する特注の穴あきラックが付属します。2本目のチューブサイズを使用する場合は、2本目のヒートブロックまたはラックを購入することができます。
ガス流量制御
窒素エバポレーターにとって、ガス制御は非常に重要な機能です。エンドユーザーによっては、各サンプル位置でのガス流量制御が便利な場合もあれば、全サンプル位置のガス流量を一度に調整したい場合もあります。
N-EVAP
各サンプルポジションには個別のバルブがあり、サンプルのサイズや量に応じてガスの流量を調整できます。また、異なるチューブの高さに対応できるよう、各ニードルの位置を調整できます。
MICROVAP・MULTIVAP
これらのブローダウンユニットはどちらも、すべてのニードルが1つのマニホールドに接続されている同じ設計です。これにより、1つのスイッチですべてのサンプル位置へのガスフローを開始および停止できます。エバポレーションセッション中にすべてのサンプルポジションを使用しない場合、MULTIVAPにはマニホールドにトグルスイッチがあり、各列へのガスフローを停止して窒素ガスを節約することができます。
デジタル制御
タイマーや温度制御システムなどのデジタル制御を搭載することで、エンドユーザーはより柔軟で高度な設定を行うことができますが、エンドユーザーの中には、必要な機能と設定だけが搭載された、よりシンプルな機器を好む方もいます。
N-EVAP
6、12、24ポジションのN-EVAPにはデジタル制御装置は付属していませんが、34および45ポジションのN-EVAPには、温度制御装置とガスおよびヒート用のタイマーが付いたサイドコントロールボックスが付属しています。
MICROVAP
すべてのMICROVAPユニットには、LEDディスプレイ付きデジタル温度コントローラーがバスケースに直接組み込まれています。
MULTIVAP
すべてのMULTIVAPユニットには、デジタル温度コントローラーとガスおよびヒート用タイマーがバスケースに直接組み込まれています。
Organomation社の窒素エバポレーターはすべて、エンドユーザーを念頭に置いてシンプルに設計されています。各製品ラインは、ブローダウン技術という基本的な要素は同じですが、わずかに異なるニーズや用途に対応するためのものです。
PFASサンプル前処理におけるOrganomationエバポレーターの活用
サンプル濃縮の役割
PFASサンプル前処理における極めて重要な段階の一つは、サンプルの濃縮です。濃縮は、しばしば微量レベルで存在するPFASの検出を強化するために不可欠です。特に、水、土壌、生物学的サンプルのような複雑なマトリクスを扱う場合、効果的な濃縮方法は極めて重要です。
Organomationエバポレーター： EPAメソッド533、537.1、および1633のソリューション
Organomationエバポレーターは、EPAメソッド533、537.1、および1633に合わせてPFASサンプルを濃縮するための効率的で信頼性の高いソリューションを提供します。これらのメソッドは、さまざまなマトリックス中のPFAS分析の規制枠組みに不可欠であり、効果的なサンプル濃縮は重要な要件です。
EPAメソッド533
EPAメソッド533は、飲料水中の短鎖PFASの分析に重点を置いています。このメソッドでは、低レベルのPFASを検出するために水サンプルを濃縮する必要があります。Organomationのエバポレーター、特にN-EVAP窒素エバポレーターは、水性サンプルの一貫した迅速な蒸発を提供するように設計されています。穏やかな窒素の流れと制御された加熱を利用することで、これらの蒸発器は、揮発性PFAS化合物の損失を引き起こすことなく、サンプル量を効率的に減少させます。
EPAメソッド537.1
EPAメソッド537.1は、メソッド533と比較して、より広範な化合物を含む飲料水中のPFASを測定することを目的としています。このメソッドでは、その感度要件を満たすための正確な濃縮技術の必要性も強調されています。Organomationのエバポレーターは、調製プロセス全体を通してPFASの完全性と濃度を維持するために重要な、均一なサンプル減少を保証します。調整可能な窒素流量と温度制御機能は、さまざまなサンプルサイズと種類を扱うのに特に有益です。
EPAメソッド1633
EPAメソッド1633は、廃水、地表水、バイオソリッド、魚組織など、水以外のマトリックスにおけるPFAS分析に対応しています。これらのサンプルの複雑さを考えると、効果的な濃縮がさらに重要になります。OrganomationのMULTIVAPエバポレーターは、大量のサンプルや複数のサンプルを同時に取り扱うのに理想的です。これらのエバポレーターは、メソッド1633に規定された必要な検出下限を達成するために不可欠な、制御された効率的な蒸発を提供することにより、複雑な環境サンプルの濃縮を容易にします。
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