研究室における濃縮工程の自動化へのアプローチ

バイオクロマトでは現在『 コンビニ・エバポ 』シリーズを展開していますが、
昨今の自動化需要に対してどのようなアプローチが出来るか検討をしています。

目次

１．濃縮作業の負担を軽減

２．完全自動化への挑戦

３．バイオクロマトのアプローチ（現状の体系）

４．エバポレーターの自動化？研究現場で求められる理由と実現方法

　4-1．なぜ濃縮（Evaporation）は自動化が難しいのか

　4-2．エバポレーター自動化の3つのレベル

　4-3．コンビニ・エバポが選ばれる理由

5．FAQ（よくあるご質問）

１．濃縮作業の負担を軽減

コンビニ・エバポ は、DMSOやDMFなどの高沸点溶媒を含む幅広い溶媒において、安定かつ効率的な濃縮を実現します。

さらに、突沸を防ぎ、頻繁な真空度調整の手間を省くことで、装置に付き添って監視する時間を削減します。

運転中に継続的な微調整を必要としないため、濃縮結果のばらつきが抑えられ、再現性が向上します。

実際、研究者は運転を開始した後は装置から離れることができます。

コンビニ・エバポ シリーズは、日常の研究ワークフローにおける濃縮作業の負担を解消するために設計されています。

独自のVVC（Vacuum Vortex Concentration：真空渦流濃縮）技術は、サンプル容器内に制御されたらせん状の気流を作り出すことで、濃縮プロセス全体を通じて安定した濃縮挙動を可能にします。

このメカニズムには以下の特長があります。

・液体の表面積を広げる

・大気圧に近い状態で揮発を促す

・突沸の発生を抑える

その結果、以下のメリットが得られます。

・頻繁な真空度の調整が不要になる

・濃縮中、安定した運転を維持できる

・作業者の手作業介入によるばらつきが軽減される

これにより、ワークフローは以下のようにシンプルになります。

これにより、濃縮作業を他の研究業務と並行して進めることが可能になります。

また、コンビニ・エバポシリーズは、DMSOやDMFといった高沸点溶媒を安定かつ効率的に濃縮できる能力の高さから、一部のアプリケーションにおいて「DMSOエバポレーター」としても紹介されています。

以下の動画では、運転開始後に付き添い（モニタリング）なしで濃縮を進められる様子をご覧いただけます。

このように、濃縮作業を他の研究業務と並行して行うことができます。

濃縮装置のお困りごと・自動化の情報収集など、お気軽にご相談ください。

２．完全自動化への挑戦

コンビニ・エバポ Auto Multi 140

コンビニ・エバポシリーズが日常のワークフローにおける濃縮負担の軽減に焦点を当てている一方で、バイオクロマトはハイスループット環境向けの「完全自動化システム」の開発にも挑戦しています。

※コンビニ・エバポ Auto Multi 140は現在開発段階にあります。

本システムは、「JASIS 2024」で初めて公開され、来場者から大きな注目を集めました。

コンビニ・エバポ Auto Multi 140は、以下のような機能を通じて、完全自動化された濃縮ワークフローをサポートするように設計されています。

・ボタンひとつで実行できる完全自動濃縮

・最大140サンプルの連続濃縮

・濃縮中の突沸抑制

・DMSO、DMF、水への対応

・最大10 mLのサンプル、バイアルを含む4種類の容器に対応

・オートサンプリングおよびオートストップ機能

・サンプル追跡用のバーコードリーダー

・プロセス監視用の天秤（重量測定）機能

これらの機能により、手作業を減らし、ハイスループットな研究室環境での安定した運用を支援することを目指しています。

濃縮装置のお困りごと・自動化の情報収集など、お気軽にご相談ください。

３．バイオクロマトのアプローチ（現状の体系）

バイオクロマトの現在のアプローチは、以下の2つのレイヤーで理解することができます。

（１）【ワークフローのサポート】コンビニ・エバポ シリーズ　

監視（モニタリング）時間を削減する

濃縮中の手作業の負担を軽減する

日常の柔軟な研究ワークフローをサポートする

（２）【完全自動化】Auto Multi 140　

連続的なハイスループット処理を可能にする

モニタリング機能や進捗追跡 機能を搭載し、無人化する

より大規模なスケールでの手作業を削減する

上記2つのアプローチを組み合わせることで、
濃縮作業に費やす時間を削減し、より効率的な研究活動をサポートすることを目指しています。

濃縮装置のお困りごと・自動化の情報収集など、お気軽にご相談ください。

４．エバポレーターの自動化？研究現場で求められる理由と実現方法

４-１．なぜ濃縮（Evaporation）は自動化が難しいのか

突沸（Bumping）の問題

エバポレーターを使った減圧濃縮において、最も大きなリスクの一つが「突沸（Bumping）」です。 突沸が発生するタイミングは予測が難しく、実験者が目を離した瞬間に起きることも少なくありません。そのため、従来の濃縮作業は「目が離せない」「その場を離れられない」という制約が生じ、作業者の大きな負担になっていました。自動化を検討する場合も、この突沸リスクを解消しなければ、無人運転・ロボット連携は事実上不可能です。 バイオクロマトの「コンビニ・エバポ」は、特許取得済みの独自濃縮技術によって突沸を原理的に抑制。突沸リスクをゼロに近づけることで、自動化・無人運転を安全に実現する基盤を提供します。

多検体処理の難しさ

従来のロータリーエバポレーターは、1検体ずつのバッチ処理が基本です。サンプル数が増えるほど作業時間は比例して増加し、ハイスループットスクリーニング（HTS）や大規模な前処理工程には対応しにくい構造になっています。 また、複数のサンプルを並行して処理しようとすると、個々の濃縮条件の管理が煩雑になり、再現性の確保が難しくなります。「同じ条件で処理したはずなのに、結果にバラつきが出る」という問題は、研究の信頼性に直結する深刻な課題です。 コンビニ・エバポは、複数検体の同時処理に対応するラインナップを揃えており、スループットの大幅な向上を実現します。DMSO、DMF、アセトニトリル、水系溶媒など、さまざまな溶媒に対応した濃縮条件の設定が可能で、研究内容に合わせた柔軟な運用が行えます。

濃縮装置のお困りごと・自動化の情報収集など、お気軽にご相談ください。

4-2．エバポレーター自動化の3つのレベル

エバポレーターの「自動化」と一口に言っても、その実現レベルはいくつかの段階に分けられます。研究室の規模や目的に応じて、どのレベルの自動化を目指すのかを整理することが、導入成功のカギになります。

レベル1：再現性の自動化

自動化の第一歩は、濃縮条件の標準化・固定化です。温度・圧力・時間・ガス流量などのパラメータを数値化・記録し、同じ条件で何度でも再現できる環境を整えることを指します。手動操作による「人的バラつき」を排除することで、実験の再現性が飛躍的に向上します。

経験の浅いスタッフや新しいメンバーでも、熟練者と同等の品質で濃縮作業を行えるようになるため、研究室全体の生産性向上に直結します。

レベル2：多検体処理の自動化

次のレベルは、複数サンプルの並列・同時処理です。1検体ずつ順次処理していたワークフローから、複数検体を一度に処理できる体制へと移行することで、スループットを大幅に向上させます。

コンビニ・エバポの各モデルは、処理検体数・用途・溶媒の種類に応じた多彩なラインナップを展開しています。今後は、さまざまな形状のチューブ対応モデルや96ウェルプレート対応モデルを開発することで、創薬研究や化合物ライブラリーのスクリーニングにおける前処理工程を劇的に効率化できることを期待しています。

「週に数百検体を処理しなければならない」「研究規模の拡大に対応したい」という現場のニーズに、応えていく必要があります。

レベル3：ロボット連携

自動化の最終形は、分注・合成・濃縮・分析を一連のフローとして連携させる完全自動化です。液体ハンドリングロボットや自動分注装置とコンビニ・エバポを組み合わせることで、サンプル調製から濃縮、分析装置への導入まで、人手を介さずに一貫して処理できるシステムを構築できないか模索しています。

突沸リスクがないSpiral Plug技術（VVC法）、複数検体の同時処理能力——これらコンビニ・エバポが持つ特長が、ロボット連携システムの信頼性を支える要素となるのではないかと期待しています。

製薬企業や大学・研究機関での大規模スクリーニング、受託分析ラボでの高スループット処理など、ラボオートメーションを本格的に推進したい現場に、コンビニ・エバポが最適なパートナーとなれるよう技術開発を進めます。

濃縮装置のお困りごと・自動化の情報収集など、お気軽にご相談ください。

４-３．コンビニ・エバポが選ばれる理由

安心：突沸リスクをゼロに近づける特許技術

独自の濃縮技術により、DMSO・DMF・水など、揮発しづらい高沸点溶媒であっても突沸なく、安全に濃縮作業を行えます。試料ロスや装置汚染のリスクを最小化し、実験者が安心して使える環境を提供します。

簡便：誰でも同じ品質で使える操作性

専門知識がなくても、シンプルな操作性ゆえに、安定した処理が可能です。研究室のメンバー間での作業品質のばらつきを抑え、教育コストの削減にもつながります。

迅速：多検体処理でスループットを最大化

並列処理に対応したモデルラインナップにより、従来比で大幅な処理時間の短縮を実現。研究のボトルネックになりがちな濃縮工程を、スピーディーに突破します。

エバポレーターの自動化でお困りの点やご質問がございましたら、お気軽にバイオクロマトまでお問い合わせください。研究内容・処理検体数・溶媒の種類などをお知らせいただければ、最適なモデルと運用方法をご提案いたします。

５．FAQ（よくあるご質問）

Q1：自動化製品は既に販売していますか？

A1：現時点ではまだ完成品としてカタログ掲載をしている製品販売はしておりません。

ただし、ロボットアームとの連携事例などはございますので、宜しければご紹介いたします。その場合、既存製品のカスタマイズで対応した実績もございます。

Q2：自動化に適した濃縮方法（エバポレーター）はありますか？

A2：現在、さまざまなメーカーが自動化に対応できるような製品の開発検討・展開をしており、自動化で適えたい用途によって適したエバポレーターは変わってくるかと存じます。

一般的には、真空ポンプによる減圧、窒素吹付式エバポレーターなど、シンプルな構造や作りの技術の導入検討が多いようにお見受けしますが、高沸点溶媒の取り扱いが難しかったり（揮発できなかったり）、突沸のリスクがある等、課題があるのも事実です。

弊社コンビニ・エバポの取り入れいているVVC法は、突沸なく、高沸点溶媒を含んでいても揮発促進ができるという点でメリットを感じていただくことが多いです。温調にアルミブロックを用いることで、位置決めもしやすい点も強みです。

Q3：コンビニ・エバポを自社に既にある装置と連携させることは可能か？

Ａ3：可能です。ただし、従来のコンビニ・エバポだけでは対応が難しいかもしれず、一部特注にてご対応する必要があるかもしれない点、ご容赦ください。また、弊社だけでなく、SIer様のサポートが必要になる可能性もございます。

濃縮装置のお困りごと・自動化の情報収集など、お気軽にご相談ください。