JP2005249309A - 気相式凍結保存容器の温度管理方法 - Google Patents

Abstract

【目的】気相式凍結保存容器の気相領域を適正温度に維持，管理する。
【構成】貯留液体窒素１２ａにより極低温に保持された気相領域１４において被凍結保存物１５を凍結保存するように構成された気相式凍結保存容器１に、気相領域１４の温度を検出する温度センサー８と液相領域１３の液位を検出する液面センサー９とを設けると共に、液体窒素供給管路３から液相領域１３に導いた給液管路４に、温度センサー８による検出気相温度及び液面センサー９による検出液位に基づいて開閉制御される給液弁６を設けて、検出気相温度が設定気相温度を超え且つ検出液位が設定上限液位Ｈに達していない場合に、給液弁９を開制御して液体窒素１２の供給により液相領域１３をバブリングし、もって気相領域１４の温度低下を図り、その後、検出液位が設定上限液位Ｈに達した時点で給液弁９を閉制御するようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、医療，培養，食品分野等で使用される気相式凍結保存容器の温度管理方法に関するものである。

凍結保存容器は、一般に、被凍結保存物を液体窒素に浸漬させることにより凍結保存する液相式のものと、容器底部の液相領域に貯留した液体窒素により極低温（一般に、約−１５０℃以下）に保持された液相領域上の気相領域において被凍結保存物を凍結保存するように構成された気相式のもの（例えば、非特許文献１参照）とに大別される。。

而して、気相式凍結保存容器は、液相式のものに比して、液体窒素を媒体とした微生物等のコンタミネーションを回避できること及び液体窒素の使用量が少ないこと等の利点を有することから、近時、医療，培養，食品分野等のあらゆる分野における凍結保存容器としての主流をなしている。
カタログ「ＬＮ２凍結保存容器 大形ＤＲ ＳＥＲＩＥＳ」、大陽東洋酸素株式会社、２００２年１１月

ところで、気相式凍結保存容器では、液相領域における下限液位を適正な凍結保存を行ないうる気相温度（以下「適正凍結保存温度」という）が確保されることを条件として設定されており、液体窒素の貯留量が下限液位にまで減少した場合、液相領域に液体窒素を供給（補充）して、液位が下限液位を下回らないように図っている。すなわち、液相領域の液位を常に下限液位以上に保持しておくことにより、気相領域を適正凍結保存温度に保持するように図っている。

しかし、気相領域の温度は、液相領域の液位が下限液位以上である場合にも、
被凍結保存物の出し入れ時における容器蓋の開閉や新たな被凍結保存物（未凍結状態にある被凍結保存物）の気相領域への格納等により、気相温度が上昇して適正凍結保存温度を超える虞れがあり、適正な凍結保存を行ない得ない事態が発生することがある。

したがって、被凍結保存物の凍結保存に関する限り、気相式凍結保存容器は液相式凍結保存容器に比して信頼性が低く、その対策が強く望まれているのが実情である。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、気相式凍結保存容器における気相温度を適正に管理して、被凍結保存物の凍結保存を良好に行ないうる気相式凍結保存容器の温度管理方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の目的を達成すべく、次のような気相式凍結保存容器の温度管理方法を提案するものである。

すなわち、第１に、本発明は、容器底部の液相領域に貯留した液体窒素により極低温に保持された液相領域上の気相領域において被凍結保存物を凍結保存するように構成された凍結保存容器に、気相領域の温度を検出する温度センサーと液相領域の液位を検出する液面センサーとを設けると共に、液体窒素供給管路から液相領域に導いた給液管路に、温度センサーによる検出気相温度及び液面センサーによる検出液位に基づいて開閉制御される給液弁を設けて、検出気相温度が設定気相温度を超え且つ検出液位が設定上限液位に達していない場合に、給液弁を開制御して液体窒素の供給により液相領域をバブリングし、もって気相領域の温度低下を図り、その後、検出液位が設定上限液位に達した時点で給液弁を閉制御するようにしたことを特徴とする気相式凍結保存容器の温度管理方法（以下「第１発明方法」という）を提案する。

第２に、本発明は、容器底部の液相領域に貯留した液体窒素により極低温に保持された液相領域上の気相領域において被凍結保存物を凍結保存するように構成された凍結保存容器に、気相領域の温度を検出する温度センサーを設けると共に、液相領域に導いた窒素ガス注入管路に、温度センサーによる検出気相温度に基づいて開閉制御されるバブリング弁を設けて、検出気相温度が設定気相温度を超えた場合に、バブリング弁を開制御して窒素ガスの注入により液相領域をバブリングし、もって気相領域の温度低下を図り、その後、所定時間経過後にバブリング弁を閉制御するようにしたことを特徴とする気相式凍結保存容器の温度管理方法（以下「第２発明方法」という）を提案する。

第３に、本発明は、容器底部の液相領域に貯留した液体窒素により極低温に保持された液相領域上の気相領域において被凍結保存物を凍結保存するように構成された凍結保存容器に、気相領域の温度を検出する温度センサーと液相領域の液位を検出する液面センサーとを設けると共に、液体窒素供給管路から液相領域に導いた給液管路に、温度センサーによる検出気相温度及び液面センサーによる検出液位に基づいて開閉制御される給液弁を設けて、検出気相温度が設定気相温度を超え且つ検出液位が設定上限液位に達していない場合に、給液弁を開制御して液体窒素の供給を開始し、その供給開始直後から所定時間経過するまでの間においては、液体窒素が管路との熱交換によりガス化されつつ液相領域に供給されて、ガス化された液体窒素の注入による液相領域をバブリングし、もって気相領域の温度低下を図り、その後、検出液位が設定上限液位に達した時点で給液弁を閉制御するようにしたことを特徴とする気相式凍結保存容器の温度管理方法（以下「第３発明方法」という）を提案する。

好ましい実施の形態にあって、第２発明方法では、凍結保存容器に液相領域の液位を検出する液面センサーを設けると共に、液体窒素供給管路から液相領域に導いた給液管路に、液面センサーによる検出液位に基づいて開閉制御される給液弁を設けて、検出液位が設定下限液位に達した場合に給液弁を開制御して液体窒素を供給し、その後、検出液位が設定上限液位に達した時点で給液弁を閉制御するようにしておくことが好ましい。この場合、窒素ガス注入管路の下流端部分は給液管路の下流端部分で兼用することができる。

また、第１発明方法及び上記のように液体窒素供給を行なうようにした第２発明方法にあっては、液体窒素供給管路における液体窒素のガス化を防止するために、凍結保存容器への液体窒素供給に先駆けて、液体窒素供給管路を次のように予冷しておくことができる。すなわち、液体窒素供給管路の下流端に予冷管路を接続すると共に、この予冷管路に、その内部温度を検出する予冷用温度センサーと前記給液弁が開制御されるときにおいてこれに先駆けて開制御され且つ予冷用温度センサーにより検出予冷温度に基づいて閉制御される予冷弁とを設けて、給液管路から液相領域への液体窒素供給が行なわれる場合において、給液弁の開制御に先駆けて予冷弁を開制御して、液体窒素を液体窒素供給管路から予冷管路へと流動させることにより当該供給管路を予冷するようにし、その後、検出予冷温度が設定予冷温度以下となった時点で、予冷弁を閉制御した上で、給液弁を開制御して給液管路から液相領域への液体窒素供給を開始するようにする。この場合、給液弁の開制御に先駆けて行なう予冷弁の開閉制御を、検出予冷温度が設定予冷温度以下となるまで、所定のタイムサイクルで複数回行なうようにしてもよい。

また、第１、第２及び第３発明方法は、何れも、複数台の凍結保存容器が設けられる場合にも適用されるが、複数台の凍結保存容器が設けられる場合には、各凍結保存容器毎に検出気相温度及び／又は検出液位に基づいて給液弁が開閉制御される。但し、液体窒素供給管路（及び予冷管路）は全凍結保存容器について共通のものである。また、第２発明方法が複数台の凍結保存容器について実施される場合にあって、一台の凍結保存容器について検出液位に基づいて給液弁が開制御されるときにおいては、当該給液弁の開制御に先駆けて予冷弁を開制御して、液体窒素を液体窒素供給管路から予冷管路へと流動させるようにし、その後、予冷用温度センサーによる検出予冷温度が設定予冷温度以下となった時点で、予冷弁を閉制御した上、当該凍結保存容器を含む全凍結保存容器のうち、検出液位が設定上限液位に達していない全ての凍結保存容器について、液相領域の液位が設定上限液位に達するように給液弁を開閉制御するようにすることができる。

本発明の気相式凍結保存容器の温度管理方法によれば、凍結保存容器の気相領域が被凍結保存物を適正に凍結保存し難い温度に上昇した場合、液相領域を液体窒素又は窒素ガスの供給，注入によりバブリングさせることにより、液相領域の液体窒素からの冷気発生（蒸発）を促進させて、気相領域の温度低下を図ることができる。したがって、被凍結保存物の出し入れ等によって気相領域の温度が上昇した場合にも、その気相温度を直ちに低下させ得て、適正凍結保存温度を超える状態が長期に亘って継続することがなく、被凍結保存物を常に良好且つ適正に凍結保存することができる。

図１は複数台の気相式凍結保存容器１…について第１発明方法を実施するための温度管理システムの一例を示す系統図である。

すなわち、図１に示す温度管理システム（以下「第１温度管理システム」という）Ｓ１は、複数台の気相式凍結保存容器１…と、液体窒素供給源２から導かれた液体窒素供給管路３と、液体窒素供給管路３から各凍結保存容器１内へと導かれた複数の給液管路４…と、液体窒素供給管路３の下流端に接続された予冷管路５と、各給液管路４に設けられた給液弁６と、予冷管路５に設けられた予冷弁７と、各凍結保存容器１に設けられた温度センサー８及び液面センサー９と、予冷管路５に設けられた予冷用温度センサー１０と、各センサー８，９，１０から入力される検出データに基づいて各弁６，７の開閉を自動制御する第１制御器１１とを具備する。

各凍結保存容器１は、容器底部の液相領域１３に貯留した液体窒素（以下「貯留液体窒素」という）１２ａにより、液相領域１３の上部領域たる気相領域１４を極低温（例えば、−１５０℃以下）に保持しうるように構成されたものであり、気相領域１４において被凍結保存物１５を凍結保存させるものである。気相領域１４には、被凍結保存物１５を収納したケースを保持するトレイが設けられている（例えば、非特許文献１参照）。被凍結保存物１５の出し入れは、凍結保存容器１の上部に設けた蓋１６を開閉することにより行なわれる。液相領域１３における上下限液位Ｈ，Ｌは、凍結保存容器１の容積等に応じて設定されている。なお、上限液位Ｈは、貯留液体窒素１２ａが前記トレイ（及び被凍結保存物１５）に接触しないこと等を条件として設定され、下限液位Ｌは、気相領域１４を凍結保存に適する温度に保持しうるに必要最小限の液体窒素貯留量に応じて設定されている。

各給液管路４は、液体窒素供給管路３に分岐接続されていて、その下流端は各凍結保存容器１の液相領域１３に導かれている。液体窒素１２は、液体窒素供給源２から液体窒素供給管路３を経て各給液管路４から各凍結保存容器１の液相領域１３に供給される。なお、各給液管路４の下流端は、設定下限液位Ｌより下位に位置される。

各給液弁６は、第１制御器１１により、温度センサー８による検出気相温度及び液面センサー９による検出液位に基づいて開閉制御される電磁弁である。

予冷弁７は、第１制御器１１により、給液弁８が開制御される場合においてこれに先駆けて開制御されると共に予冷温度センサー１０による検出予冷温度に基づいて開制御される電磁弁である。

各温度センサー８は、気相領域１４の温度を検出して、その検出データ（検出気相温度）を第１制御器１１に入力するものである。第１制御器１１においては、検出気相温度と予め設定された適正凍結保存温度（設定気相温度）との比較演算が行なわれ、検出気相温度が設定気相温度を超えているときは、後述する如く、検出液位が設定上限液位Ｈに達していないことを条件として、給液弁２に開制御信号が入力される。なお、設定気相温度は、被凍結保存物１５を適正に凍結保存しうるに必要且つ充分な気相領域１４の温度範囲とされている。したがって、気相領域１４の温度が蓋１６の開閉等により上昇して、設定気相温度を超える場合には、被凍結保存物１５を適正に凍結保存できない。

各液面センサー９は、貯留液体窒素１２ａの液位を検出して、その検出データ（検出液位）を第１制御器１１に入力するものである。第１制御器１１においては、検出液位と設定上限液位Ｈ及び設定下限液位Ｌとの比較演算が行なわれ、検出液位が設定上限液位Ｈに達していない場合において検出気相温度が設定気相温度を超えているときは、給液弁２に開信号が送信される。

予冷用温度センサー１０は、液体窒素１２を液体窒素供給管路３から予冷管路５へと流動させた場合において、予冷管路８の内部温度を検出して、その検出データ（検出予冷温度）を第１制御器１１に入力するものである。第１制御器１１においては、予冷用温度センサー１０による検出予冷温度と予め設定された温度（設定予冷温度）との比較演算が行なわれ、検出予冷温度が設定予冷温度以下となった場合において、予冷弁７に閉信号が送信される。ところで、液体窒素１２を液体窒素供給管路３から供給させると、供給開始直後においては、液体窒素１２が液体窒素供給管路３との熱交換によりガス化することになる。一方、液体窒素供給管路３は液体窒素１２との熱交換により冷却（予冷）されることになる。したがって、供給開始後、或る程度の時間が経過すると、液体窒素供給管路３が液体窒素１２をガス化しない温度（以下「液状維持温度」という）にまで冷却されて、その後は、液体窒素供給管路３からはガス化されない液状の液体窒素１２が供給されることになる。設定予冷温度は、液体窒素供給管路３がこのような液状維持温度となったときの予冷管路５の内部温度に設定されており、検出予冷温度が設定予冷温度以下になった状態では、液体窒素１２が液体窒素供給管路３からガス化されることなく供給されることになる。

第１制御器１１は、検出気相温度、検出液位及び検出予冷温度に基づいて各給液弁６及び予冷弁７を次のように開閉制御するものである。

すなわち、或る凍結保存容器１について、温度センサー８及び液面センサー９により、気相温度が設定気相温度を超えており且つ液位が設定上限液位Ｈに達していないことが検出されると、又は気相温度と関係なく液位が設定下限液位Ｌに達していることが検出されると、まず、予冷弁７が開制御される。そして、予冷弁７は、予冷用温度センサー１０により予冷管路５の内部温度（検出予冷温度）が設定予冷温度以下になったことが検出された時点で、閉制御される。予冷弁７が閉制御されると、これに引き続いて、当該凍結保存容器１についての給液弁６が開制御される。その後、貯留液体窒素１２ａの液位が設定上限液位Ｈに達したことが液面センサー９によって検出されると、当該給液弁６が閉制御される。

而して、第１発明方法は、上記した第１温度管理システムＳ１を使用して、次のように実施される。

すなわち、或る一台の凍結保存容器（以下、便宜上「特定容器」という）１について、温度センサー８及び液面センサー９により気相領域１４の温度が設定気相温度を超えており且つ液相領域１３の液位が設定上限液位Ｈに達していないことが検出されると、予冷弁７が開制御されて、液体窒素１２が液体窒素供給管路３から予冷管路５へと流動される。そして、液体窒素供給管路３が、これを通過する液体窒素１２との熱交換により、液体窒素１２がガス化されない状態にまで冷却（予冷）され、予冷用温度センサー１０による検出予冷温度が設定予冷温度以下となると、予冷弁７が閉制御される。予冷弁７が閉制御されると、これに引き続いて、特定容器１についての給液弁６が開制御されて、液体窒素１２が給液管路４から特定容器１の液相領域１３に供給される。

液体窒素１２の特定容器１への供給が開始されると、液体窒素供給により特定容器１の貯留液体窒素１２ａがバブリング（攪拌）されることになり、貯留液体窒素１２ａからの冷気発生が促進され、これによって気相領域１４の温度は急速に低下せしめられることになる。そして、液体窒素供給により特定容器１における貯留液体窒素１２ａの液位が設定上限液位Ｈに達すると、これを液面センサー９が検出して当該給液弁６が閉制御される。

したがって、特定容器１の気相温度が蓋１６の開閉等によって上昇して、適正凍結保存温度（設定気相温度）を超えた場合にも、これを温度センサー８が検出することにより、直ちに当該容器１の気相温度が設定気相温度以下に低下せしめられ、当該容器１における被凍結保存物１５の凍結保存が適正且つ良好に行なわれる。

なお、検出気相温度が設定気相温度を超えていると否とに拘らず、貯留液体窒素１２ａの液位が設定下限液位Ｌにまで低下しているときは、これを液面センサー９が検出して、上記したと同様の予冷工程及び液体窒素供給工程が自動的に行なわれる。

また、図２は複数台の気相式凍結保存容器１…について第２発明方法を実施するための温度管理システムの一例を示す系統図である。

すなわち、図２に示す温度管理システム（以下「第２温度管理システム」という）Ｓ２は、複数台の気相式凍結保存容器１…と、液体窒素供給源２から導かれた液体窒素供給管路３と、液体窒素供給管路３から各凍結保存容器１内へと導かれた複数の給液管路４…と、液体窒素供給管路３の下流端に接続された予冷管路５と、各給液管路４に設けられた給液弁６と、予冷管路５に設けられた予冷弁７と、各凍結保存容器１に設けられた温度センサー８及び液面センサー９と、予冷管路５に設けられた予冷用温度センサー１０と、窒素ガス供給源１７から導かれた窒素ガス供給管路１８と、窒素ガス供給管路１８から各凍結保存容器１内へと導かれた複数の窒素ガス注入管路１９…と、各窒素ガス注入管路１９に設けられたバブリング弁２０と、各センサー８，９，１０から入力される検出データに基づいて各弁６，７，２０の開閉を自動制御する第２制御器２１とを具備する。なお、第２温度管理システムＳ２の構成は、以下に述べる点を除いて、第１温度管理システムＳ１と同一である。

各窒素ガス注入管路１９は、窒素ガス供給管路１８に分岐接続されていて、その下流端は各凍結保存容器１の液相領域１３に導かれている。窒素ガス１２ｂは、窒素ガス供給源１７から窒素ガス供給管路１８を経て各窒素ガス注入管路１９から各凍結保存容器１の液相領域１３に注入される。なお、各窒素ガス注入管路１９の下流端は設定下限液位Ｌより下位に位置されるが、この例では、各窒素ガス注入管路１９を給液管路４における給液弁６の下流側部位に接続してある。すなわち、各窒素ガス注入管路１９の下流端部分を、各給液管路４の下流端部分で兼用している。

各バブリング弁２０は、第２制御器２１により、温度センサー８による検出気相温度に基づいて開制御されるものであって、図示しないタイマによって、開制御後一定時間経過することによって自動的に閉動作されるタイマ付の自動開閉弁である。

第２制御器２１は、温度センサー８による検出気相温度、液面センサー９による検出液位及び予冷用温度センサー７による検出予冷温度に基づいて各給液弁６、予冷弁７及び各バブリング弁２０を次のように開閉制御するものである。

すなわち、或る凍結保存容器１について、温度センサー８により気相温度が設定気相温度を超えていることが検出されると、当該凍結保存容器１に導かれた窒素ガス注入管路９のバブリング弁２０が開制御される。また、液面センサー９により液相領域１３の液位が設定上限液位Ｈに達していることが検出されると、第１制御器１１と同様に、予冷弁７が開閉制御された上で給液弁６が開閉制御される。すなわち、予冷弁７が開制御された上、検出予冷温度が設定予冷温度以下になった時点で閉制御される。これに引き続いて、給液弁６が開制御され、検出液位が設定上限液位Ｈに達した時点で閉制御される。

而して、第２発明方法は、上記した第２温度管理システムＳ２を使用して、次のように実施される。

すなわち、或る一台の凍結保存容器（特定容器）１について、温度センサー８により気相領域１４の温度が設定気相温度を超えていることが検出されると、バブリング弁２０が開制御されて、窒素ガス１２ｂが窒素ガス注入管路１９から特定容器１の液相領域１３に注入される。この窒素ガス１２ｂの注入により特定容器１の貯留液体窒素１２ａがバブリング（攪拌）されることになり、貯留液体窒素１２ａからの冷気発生が促進され、これによって気相領域１４の温度は急速に低下せしめられ、適正温度に復帰されることになる。なお、バブリング弁２０は、一定時間経過後、タイマにより自動的に閉制御されるが、このタイマ設定時間は容器１の容量や液体窒素貯留量に応じて適宜に設定される。一般には、貯留液体窒素１２ａが下限液位Ｌ又はこれに近い液位である場合においても気相温度を設定気相温度まで低下復帰させるに必要且つ充分なバブリング量が確保されることを条件として、タイマ時間を設定しておくことが好ましい。

したがって、特定容器１の気相温度が蓋１６の開閉等によって上昇して、適正凍結保存温度である設定気相温度を超えた場合にも、これを温度センサー８が検出することにより、直ちに当該容器１の気相温度が設定気相温度以下に低下せしめられ、当該容器１における被凍結保存物１５の凍結保存が適正且つ良好に行なわれる。

ところで、バブリングに使用される窒素ガス１２ｂとしては、一般に、常温ガスを使用することができるが、例えば、窒素ガス供給源１７を液体窒素ガス供給源２と兼用することにより、バブリング用窒素ガス１２ｂとして液体窒素１２の蒸発低温ガスを使用することも可能である。すなわち、窒素ガス供給管路１８を液体窒素供給源２に接続し、液体窒素１２を、この供給管路１８から各窒素ガス注入管路１９へと流動する間において、蒸発器等により積極的にガス化させるか、或いは供給管路１８との熱交換によりガス化させるようにする。

また、特定容器１について、液面センサー９により液相領域１３の液位が設定下限液位Ｌに達していることが検出されると、第１温度管理システムＳ１における場合と同様に、まず、予冷弁７が開制御されて、液体窒素供給管路３の予冷が行なわれる。そして、予冷用温度センサー１０による検出予冷温度が設定予冷温度以下となると、予冷弁７が閉制御された上、給液弁６が開制御されて、特定容器１への液体窒素供給が開始される。液体窒素供給により特定容器１における貯留液体窒素１２ａの液位が設定上限液位Ｈに達すると、これを液面センサー９が検出して当該給液弁６が閉制御される。

なお、第２発明を実施する場合において、上記の如く、液体窒素供給管路３の予冷を行なうときは、予冷に要する液体窒素消費量を低減しつつ当該予冷を効率的に行なうために、予冷完了後、液面センサー９によって設定下限液位Ｌに達していることが検出された特定容器１のみならず、液相領域１３が設定上限液位Ｈに達していない全ての凍結保存容器１に液体窒素１２を供給させるようにしておくようにしてもよい。すなわち、特定容器１について検出液位に基づいて給液弁６が開制御されるときにおいては、当該給液弁６の開制御に先駆けて予冷弁７を開制御して、液体窒素１２を液体窒素供給管路３から予冷管路５へと流動させるようにし、その後、予冷用温度センサー１０による検出予冷温度が設定予冷温度以下となった時点で、予冷弁７を閉制御した上、特定容器１を含む全凍結保存容器１…のうち、検出液位が設定上限液位に達していない全ての凍結保存容器１…について、液相領域１３の液位が設定上限液位に達するように給液弁６を開閉制御するようにする。

また、図３は複数台の気相式凍結保存容器１…について第３発明方法を実施するための温度管理システムの一例を示す系統図である。

すなわち、図３に示す温度管理システム（以下「第３温度管理システム」という）Ｓ３は、複数台の気相式凍結保存容器１…と、液体窒素供給源２から導かれた液体窒素供給管路３と、液体窒素供給管路３から各凍結保存容器１内へと導かれた複数の給液管路４…と、液体窒素供給管路３の下流端に接続された予冷管路５と、各給液管路４に設けられた給液弁６と、各凍結保存容器１に設けられた温度センサー８及び液面センサー９とを具備し、第３制御器３１により、各給液弁６を検出気相温度及び検出液位に基づいて次のように開閉制御するものである。なお、第３温度管理システムＳ３の構成は、予冷管路５等の予冷手段を設けない点を除いて、第１温度管理システムＳ１と同一である。

すなわち、第３温度管理システムＳ３にあっては、第３制御器３１により、或る凍結保存容器１について、温度センサー８及び液面センサー９により、気相温度が設定気相温度を超えており且つ液位が設定上限液位Ｈに達していないことが検出されると、又は気相温度と関係なく液位が設定下限液位Ｌに達していることが検出されると、当該凍結保存容器１についての給液弁６が開制御される。その後、貯留液体窒素１２ａの液位が設定上限液位Ｈに達したことが液面センサー９によって検出されると、当該給液弁６が閉制御される。

而して、第３発明方法は、上記した第３温度管理システムＳ３を使用して、次のように実施される。

すなわち、或る凍結保存容器（特定容器）１について、温度センサー８及び液面センサー９により気相領域１４の温度が設定気相温度を超えており且つ液相領域１３の液位が設定上限液位Ｈに達していないことが検出されると、給液弁６が開制御されて、液体窒素１２が給液管路４から特定容器１の液相領域１３に供給される。

このような液体窒素１２の供給開始直後、所定時間が経過するまでは、第１及び第２温度管理システムＳ１，Ｓ２のような予冷が行なわれていないために、液体窒素１２は液体窒素供給管路３との熱交換によりガス化されて、ガス状の液体窒素（窒素ガス）が液相領域１３に注入されることになる。したがって、第２発明方法と同様に、特定容器１の貯留液体窒素１２ａが窒素ガス注入によりバブリングされることになり、気相領域１４の温度が急速に低下せしめられることになる。そして、液体窒素供給管路３がこれを流動する液体窒素１２との熱交換により冷却されて、液体窒素１２がガス化しないようになると、液体窒素１２がガス化されることなく特定容器１に供給されることになり、液相領域１３の液位が上昇していく。しかる後、特定容器１における貯留液体窒素１２ａの液位が設定上限液位Ｈに達すると、これを液面センサー９が検出して当該給液弁６が閉制御される。

このように第３発明方法によれば、液体窒素供給路３における液体窒素１２のガス化現象を利用して、第２発明方法と同様に、ガスによるバブリングを行なうことによって、気相温度の適正化と貯留液体窒素１２ａの補充とを同時に行なうことができるのである。なお、検出気相温度が設定気相温度を超えていると否とに拘らず、貯留液体窒素１２ａの液位が設定下限液位Ｌにまで低下しているときは、これを液面センサー９が検出して、上記したと同様の予冷工程及び液体窒素供給工程が自動的に行なわれる。

なお、本発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において、適宜に改良，変更することができる。第１、第２、第３発明方法は、上記した如く、複数台の凍結保存容器１…の気相温度管理を一括して行なう場合に好適するものであるが、一台の凍結保存容器１のみの気相温度管理を行なう場合においても当然に適用することができる。

第１発明方法を実施するための第１温度管理システムの系統図である。 第２発明方法を実施するための第２温度管理システムの系統図である。 第３発明方法を実施するための第３温度管理システムの系統図である。

符号の説明

１…凍結保存容器（気相式凍結保存容器）、２…液化窒素供給源、３…液体窒素供給管路、４…給液管路、５…予冷管路、６…給液弁、７…予冷弁、８…温度センサー、９…液面センサー、１０…予冷用温度センサー、１１…第１制御器、１２…液体窒素、１２ａ…貯留液体窒素、１２ｂ…窒素ガス、１３…液相領域、１４…気相領域、１５…被凍結保存物、１６…蓋、１７…窒素ガス供給源、１８…窒素ガス供給管路、１９…窒素ガス注入管路、２０…バブリング弁、２１…第２制御器、３１…第３制御器、Ｈ…設定上限液位、Ｌ…設定下限液位、Ｓ１…第１温度管理システム、Ｓ２…第２温度管理システム、Ｓ３…第３温度管理システム。

Claims (8)

1. 容器底部の液相領域に貯留した液体窒素により極低温に保持された液相領域上の気相領域において被凍結保存物を凍結保存するように構成された凍結保存容器に、気相領域の温度を検出する温度センサーと液相領域の液位を検出する液面センサーとを設けると共に、液体窒素供給管路から液相領域に導いた給液管路に、温度センサーによる検出気相温度及び液面センサーによる検出液位に基づいて開閉制御される給液弁を設けて、検出気相温度が設定気相温度を超え且つ検出液位が設定上限液位に達していない場合に、給液弁を開制御して液体窒素の供給により液相領域をバブリングし、もって気相領域の温度低下を図り、その後、検出液位が設定上限液位に達した時点で給液弁を閉制御するようにしたことを特徴とする気相式凍結保存容器の温度管理方法。
2. 容器底部の液相領域に貯留した液体窒素により極低温に保持された液相領域上の気相領域において被凍結保存物を凍結保存するように構成された凍結保存容器に、気相領域の温度を検出する温度センサーを設けると共に、液相領域に導いた窒素ガス注入管路に、温度センサーによる検出気相温度に基づいて開閉制御されるバブリング弁を設けて、検出気相温度が設定気相温度を超えた場合に、バブリング弁を開制御して窒素ガスの注入により液相領域をバブリングし、もって気相領域の温度低下を図り、その後、所定時間経過後にバブリング弁を閉制御するようにしたことを特徴とする気相式凍結保存容器の温度管理方法。
3. 凍結保存容器に液相領域の液位を検出する液面センサーを設けると共に、液体窒素供給管路から液相領域に導いた給液管路に、液面センサーによる検出液位に基づいて開閉制御される給液弁を設けて、検出液位が設定下限液位に達した場合に給液弁を開制御して液体窒素を供給し、その後、検出液位が設定上限液位に達した時点で給液弁を閉制御するようにしたことを特徴とする、請求項２に記載する気相式凍結保存容器の温度管理方法。
4. 窒素ガス注入管路の下流端部分を給液管路の下流端部分で兼用するようにしたことを特徴とする、請求項３に記載する気相式凍結保存容器の温度管理方法。
5. 液体窒素供給管路の下流端に予冷管路を接続すると共に、この予冷管路に、その内部温度を検出する予冷用温度センサーと前記給液弁が開制御されるときにおいてこれに先駆けて開制御され且つ予冷用温度温度センサーにより検出予冷温度に基づいて閉制御される予冷弁とを設けて、給液管路から液相領域への液体窒素供給が行なわれる場合において、給液弁の開制御に先駆けて予冷弁を開制御して、液体窒素を液体窒素供給管路から予冷管路へと流動させることにより当該供給管路を予冷するようにし、その後、検出予冷温度が設定予冷温度以下となった時点で、予冷弁を閉制御した上で、給液弁を開制御して給液管路から液相領域への液体窒素供給を開始するようにしたことを特徴とする、請求項１、請求項３又は請求項４に記載する気相式凍結保存容器の温度管理方法。
6. 給液弁の開制御に先駆けて行なう予冷弁の開閉制御を、検出予冷温度が設定予冷温度以下となるまで、所定のタイムサイクルで複数回行なうようにすることを特徴とする、請求項５に記載する気相式凍結保存容器の温度管理方法。
7. 複数台の凍結保存容器が設けられる場合であって、一台の凍結保存容器について検出液位に基づいて給液弁が開制御されるときにおいては、当該給液弁の開制御に先駆けて予冷弁を開制御して、液体窒素を液体窒素供給管路から予冷管路へと流動させるようにし、その後、予冷用温度センサーによる検出予冷温度が設定予冷温度以下となった時点で、予冷弁を閉制御した上、当該凍結保存容器を含む全凍結保存容器のうち、検出液位が設定上限液位に達していない全ての凍結保存容器について、液相領域の液位が設定上限液位に達するように給液弁を開閉制御するようにしたことを特徴とする、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６に記載する気相式凍結保存容器の温度管理方法。
8. 容器底部の液相領域に貯留した液体窒素により極低温に保持された液相領域上の気相領域において被凍結保存物を凍結保存するように構成された凍結保存容器に、気相領域の温度を検出する温度センサーと液相領域の液位を検出する液面センサーとを設けると共に、液体窒素供給管路から液相領域に導いた給液管路に、温度センサーによる検出気相温度及び液面センサーによる検出液位に基づいて開閉制御される給液弁を設けて、検出気相温度が設定気相温度を超え且つ検出液位が設定上限液位に達していない場合に、給液弁を開制御して液体窒素の供給を開始し、その供給開始直後から所定時間経過するまでの間においては、液体窒素が管路との熱交換によりガス化されつつ液相領域に供給されて、ガス化された液体窒素の注入による液相領域をバブリングし、もって気相領域の温度低下を図り、その後、検出液位が設定上限液位に達した時点で給液弁を閉制御するようにしたことを特徴とする気相式凍結保存容器の温度管理方法。