JP2016183846A - 予備凍結装置 - Google Patents
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Abstract
Description
幹細胞、特にヒトiPS細胞は、凍結技術に熟練を要するなど長期保存に課題がある。一般的な細胞凍結方法では、解凍後の生細胞率が10%程度と低い場合もある。-80℃の電気式フリーザーで10時間以上かけて凍結させる方法も用いられているが、凍結に要する時間が長いため、幹細胞の大量凍結、大量供給には不向きであった。
以下、まずは容器201及びボックス203について説明した後、本発明の実施の形態に係る予備凍結装置1の構成について詳細に説明する。
容器201は、培養細胞等の生体試料を凍結保存するバイアル又は凍結保存チューブである。バイアル又は凍結チューブとして、容量1cc〜2cc程度で円筒のものが市販されており、底部が軸方向にテーパ―状となっているものもある。
ボックス203は、生体試料を収容した複数本の容器201を収めるものである。
後述するように、本発明の実施の形態においては、低温液化ガスによって容器201に収容された生体試料を常温から所定の温度まで冷却して凍結するため、図2に示すように、ボックス203の底面は開口し、ボックス203内部に前記低温液化ガスが気化した低温ガスが流入して容器201を直接冷却できるものが好ましい。
この場合、ボックス203に納められた容器201は、仕切り203aによって設けられた区画に一本ずつ収められ、容器201の側面は仕切り203aによって上下方向に移動可能に支持されていることが望ましい。
本発明の実施の形態に係る予備凍結装置1は、図1に示すように、生体試料を収容した容器201を複数本収めたボックス203を内部に格納する筐体21と、筐体21内にボックス203を載置するボックス載置部31と、ボックス載置部31より下方に設けられて筐体21内に低温液化ガスを吹き出す吹出口27と、低温液化ガス供給源100から吹出口27まで配設された主供給管11と、一端側が主供給管11に連通し、他端側が低温液化ガス供給源100に接続された副供給管15と、筐体21内の温度を測定する温度測定器51と、主供給管11に設けられ、筐体21内の温度を制御するために前記低温液化ガスの流量を調節する主調節弁12と、副供給管15に設けられ、筐体21内に供給される前記低温液化ガスの供給量を増やすために前記低温液化ガスの流量を調節する副調節弁16と、温度測定器51で測定された温度に基づいて、主調節弁12と副調節弁16を制御する調節弁制御部61を備えたものである。
筐体21は、ボックス203を格納するものであり、箱状の台受け23(図3参照)と、台受け23の上部を覆う蓋25(図4参照)で構成される。
台受け23には、底面23aに低温液化ガスを筐体21内に供給するための吹出口27が設けられている。
図3においては、底面23aに9個の吹出口27が設けられている。
吹出口27の個数は、筐体21内における低温液化ガス及びそれが気化した低温ガスの流れを調節するために適宜変更することができる。
又、蓋25と容器201とのクリアランスは、筐体21内に供給された低温液化ガス及びそれが気化した低温ガス流動の勢いによって容器201がボックス203から飛び出さないように設定する。
ボックス載置部31は、筐体21内に設けられてボックス203を載置するためのものであり、ボックス203を支持可能であれば良く、図5に示すように、ボックス203底面の周縁部を支持可能な枠形状のものが望ましい。又、ボックス枠材31aによりボックス203を載置する位置を定めても良い。
多孔板41a及び多孔板41bの孔は、低温ガスを通過できるものであれば形状及び寸法は任意であるが、筐体21内における低温ガス流れを均一に整流できるものがより好ましい。
多孔板の枚数は、適宜選択することができるが、図2及び図5に示すように、多孔板41aと多孔板41bを上下方向に2重構成とし、かつ、図6に示すような下側の多孔板41aと上側の多孔板41bの孔が上下方向に重ならない配置とすることによって、筐体21内に吹出された低温ガスの勢いを適切に緩和すると共に流れを均一にすることができ、低温ガスによってボックス203に適度な振動を与えることができる。
主供給管11は、図1に示すように低温液化ガス供給源100と筐体21に設けられた吹出口27とを接続して前記低温液化ガスを筐体21内に供給するものであり、低温液化ガス供給源100から筐体21に供給される低温液化ガスの流量を調節する主調節弁12を備えている。
副供給管15は、図1に示すように、一端側が主供給管11に連通し、他端側が低温液化ガス供給源100に主供給管11を介して間接的に接続されて前記低温液化ガスを筐体21内に供給するものであり、必要時に開弁して低温液化ガスを流通させる副調節弁16を備えている。副供給管15の管径は、主供給管11の管径よりも大きい、若しくは、同等であることが好ましい。
なお、図1においては、副供給管15は主供給管11を介して低温液化ガス供給源100に間接的に接続されている例を示したが、副供給管15が低温液化ガス供給源100に直接接続されていても構わない。
主調節弁12は、所定の冷却プログラムに従って筐体21内に低温液化ガスの流量を調節しながら生体試料の予備凍結を行うためのものであり、温度測定器51で測定された筐体21内の温度に基づいて調節弁制御部61によって主調節弁12の開閉又は開度が制御される。
主調節弁12は、その容量係数が、筐体21内において生体試料を所定の冷却プログラムに従って予備凍結するのに必要な低温液化ガスの流量を満足することが望ましい。
ここで、低温液化ガスの流動によって容器201を振動するメカニズムについて、以下に説明する(図1、図2参照)。
そして、副調節弁16を閉弁すると、副供給管15を流通して筐体21への低温液化ガスの供給が停止するため、容器201底面に吹き付けられる低温ガスの勢いが減衰して、容器201は降下し、容器201は元の位置に戻る。
より具体的には、容量係数の一つであるCv値で表すと、副調節弁16のCv値と、主調節弁12のCv値との差を好ましくは0.3〜0.6、より好ましくは0.4〜0.5とする(例えば、
主調節弁12のCv値が0.2、副調節弁16のCv値が0.7の場合、副調節弁16と主調節弁12のCv値の差は0.7-0.2=0.5)。
温度測定器51は、筐体21内の温度を測定する装置であって、例えば、図1に示すように、筐体21内に設置された熱電対等の温度計52からの出力信号に基づいて筐体21内の温度を計測する。
調節弁制御部61は、温度測定器51で測定された温度と予め設定された設定温度との偏差に応じて主調節弁12の開閉を制御し、また、予め設定された冷却開始からの設定時間に応じて副調節弁16の開閉を制御するものであり、筐体21内の温度制御、さらには、筐体21内に格納された容器201及び/又はボックス203の振動を制御することができる。
副調節弁16を開閉するタイミングとしての予め設定された冷却開始からの設定時間は、凍結の対象物やボックス203の大きさ等に対して予め予備実験等によって過冷却解除が必要となる冷却開始からの経過時間を求めておき、これを設定時間とすればよい。
筐体21内に吹き出された低温液化ガスは、多孔板41a、多孔板41bを通過して流れが均一に整流され、ボックス203の底面から内部に流入する。
その後、低温液化ガスは蓋25に設けられた排出口29から外部へと排出される。
調節弁制御部61は、温度測定器51で測定された温度と予め設定された設定温度との偏差に応じて主調節弁12の開度を制御する。
副調節弁16を開弁することで筐体21内に供給される低温液化ガスの流量は一時的に増すものの、副調節弁16を開弁する時間を短くすることで、筐体21内の温度低下に与える影響を小さくすることができる。
この場合、副調節弁16を開弁して筐体21に供給される低温液化ガスの流量が十分に大きい場合、ボックス203の底面に吹き付けられた低温液化ガス流動によってボックス203全体が上方に持ち上げられ、振動を与えることができる。
11 主供給管
12 主調節弁
15 副供給管
16 副調節弁
21 筐体
23 台受け
23a 底面
25 蓋
27 吹出口
29 排出口
31 ボックス載置部
31a ボックス枠材
33 脚部
35 ナット
37a、37b ナット
41a、41b 多孔板
51 温度測定器
52 温度計
61 調節弁制御部
100 低温液化ガス供給源
201 容器
203 ボックス
203a 仕切り
Claims (5)
- 生体試料を収容した容器を複数収めたボックスを格納して予備凍結する予備凍結装置であって、
前記ボックスを格納する筐体と、
該筐体内に設けられて前記ボックスを載置するボックス載置部と、
該ボックス載置部より下方に設けられて前記筐体内に低温液化ガスを吹き出す吹出口と、
低温液化ガス供給源から前記吹出口まで配設されて前記低温液化ガスを供給する主供給管と、
一端側が前記吹出口又は前記主供給管に連通し、他端側が前記低温液化ガス供給源に接続されて前記低温液化ガスを供給する副供給管と、
前記筐体内の温度を測定する温度測定器と、
前記主供給管に設けられ、前記筐体内の温度を制御するために前記低温液化ガスの流量を調節する主調節弁と、
前記副供給管に設けられ、前記筐体内に供給される前記低温液化ガスの供給量を増やすために前記低温液化ガスの流量を調節する副調節弁と、
前記温度測定器で測定された温度と予め設定された設定温度との偏差に応じて主調節弁の開閉を制御し、予め設定された設定時間又は前記温度測定器で測定された温度に基づいて副調節弁の開閉を制御する調節弁制御部を備えたことを特徴とする予備凍結装置。 - 前記副調節弁の容量係数は前記主調節弁の容量係数よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の予備凍結装置。
- 前記筐体内に多孔板を有し、該多孔板は前記ボックス載置部の下方で、かつ、前記吹出口よりも上方に配設されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の予備凍結装置。
- 前記多孔板の前記吹出口からの高さを調節可能にしたことを特徴とする請求項3に記載の予備凍結装置。
- 前記多孔板は上下方向に複数枚配設され、複数枚の前記多孔板の下側と上側の孔が重ならない配置にしたことを特徴とする請求項3又は4に記載の予備凍結装置。
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