JP2019154759A - 融解装置及び融解方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容器内の生体由来凍結物を融解する際に、内容物に対する過加熱を防止することが可能な融解装置及び融解方法を提供する。【解決手段】軟質バッグの形態を有する容器１２内に収容された生体由来凍結物１４を融解する融解装置１０は、容器１２内の生体由来凍結物１４を加温する加温部２２と、水平方向に互いに異なる複数位置において荷重を測定可能な荷重測定機構（複数の荷重センサ２３からなるセンサアレイ２４）と、荷重の測定結果に基づいて容器１２内の生体由来凍結物１４の融解状態を推定する推定部３０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、容器内に収容された生体由来凍結物を融解する融解装置及び融解方法に関する。

従来、バッグ等の容器内に収容された凍結細胞等の生体由来凍結物の融解（解凍）に用いられる融解装置は公知である（例えば、特許文献１参照）。

欧州特許第０３１８９２４号明細書

ところで、生体由来凍結物の融解に際してはヒータ等の加温部により容器内の生体由来凍結物を加温する。この場合、生体由来凍結物の融解が完了した後においても必要以上に加温を継続すると、内容物である細胞等がダメージを受けることが考えられる。

そこで、本発明は、容器内の生体由来凍結物を融解する際に、内容物に対する過加熱を防止することが可能な融解装置及び融解方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の一態様は、軟質バッグの形態を有する容器内に収容された生体由来凍結物を融解する融解装置であって、前記生体由来凍結物が収容された前記容器である凍結バッグを加温する加温部と、前記凍結バッグを載せる載置部として構成され、水平方向に互いに異なる複数位置において荷重を測定可能な荷重測定機構と、前記荷重測定機構の測定結果に基づいて前記容器内の前記生体由来凍結物の融解状態を推定する推定部と、を備える。

この融解装置によれば、加温部にて生体由来凍結物を加温しながら荷重測定機構により複数個所で荷重を測定することで、生体由来凍結物の融解状態（融解が完了したか否か）を検出することができる。このため、容器の内容物（生体由来凍結物が融解した状態である生体由来液状物）に対する過加熱を防止することができる。

前記荷重測定機構は、水平方向に互いに間隔を置いて配置された複数の荷重センサからなるセンサアレイであってもよい。

これにより、比較的簡易な構成で、凍結バッグの異なる部位における荷重を測定することができる。

上記の融解装置において、前記複数の荷重センサは、水平面内で直交する二方向に互いに間隔を置いて配列されていてもよい。

この構成により、生体由来凍結物の融解状態をより正確に推定することが可能となる。

上記の融解装置において、前記センサアレイは、前記センサアレイの周縁部に配置された周縁センサ部と、前記周縁センサ部の内側に配置された中央センサ部とを有し、前記推定部は、前記周縁センサ部により検出される荷重値と前記中央センサ部により検出される荷重値との差の絶対値を算出し、算出した前記絶対値が所定値以下である場合に、前記生体由来凍結物の融解が完了したと判定してもよい。

この構成により、生体由来凍結物の融解状態を簡便且つ正確に推定することができる。

上記の融解装置において、前記推定部は、前記複数の荷重センサにより検出されたすべての荷重値を取得し、ゼロ以外の前記荷重値の標準偏差を算出し、前記標準偏差が所定値以下である場合に、前記生体由来凍結物の融解が完了したと判定してもよい。

この構成により、簡便且つ正確に融解状態を推定することができる。

上記の融解装置において、前記加温部を制御する加温制御部を備え、前記加温制御部は、前記生体由来凍結物の融解が完了したと前記推定部が判定した場合に、前記加温部の動作をオフにしてもよい。

この構成により、加温部が自動的にオフになるため、容器の内容物に対する過加熱を確実に防止するこができる。

本発明の他の態様は、容器内に収容された生体由来凍結物を融解する融解方法であって、水平方向に互いに異なる複数位置において荷重を測定可能な荷重測定機構の上に、前記生体由来凍結物を収容した前記容器である凍結バッグを載せること、前記荷重測定機構上に載置された前記容器内の前記生体由来凍結物を加温すること、前記荷重測定機構の測定結果に基づいて前記容器内の前記生体由来凍結物の融解状態を推定すること、を含む。

上記の融解方法において、前記荷重測定機構として、水平方向に互いに間隔を置いて配置された複数の荷重センサからなるセンサアレイを用いてもよい。

上記の融解方法において、前記センサアレイは、前記センサアレイの周縁部に配置された周縁センサ部と、前記周縁センサ部の内側に配置された中央センサ部とを有し、前記周縁センサ部により検出される荷重値と前記中央センサ部により検出される荷重値との差の絶対値を算出し、算出した前記絶対値が所定値以下である場合に、前記生体由来凍結物の融解が完了したと判定してもよい。

上記の融解方法において、前記複数の荷重センサにより検出されたすべての荷重値を取得し、ゼロ以外の前記荷重値の標準偏差を算出し、前記標準偏差が所定値以下である場合に、前記生体由来凍結物の融解が完了したと判定してもよい。

本発明の融解装置及び融解方法によれば、容器内の生体由来凍結物を融解する際に、内容物に対する過加熱を防止することができる。

本発明の実施形態に係る融解装置の斜視図である。 本発明の実施形態に係る融解装置の概略図である。 一態様に係る推定アルゴリズムを示すフローチャートである。 他の態様に係る推定アルゴリズムを示すフローチャートである。

以下、本発明に係る融解装置及び融解方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

図１に示す本実施形態に係る融解装置１０は、容器１２に収容された生体由来凍結物１４を融解するために使用される。

容器１２は、樹脂フィルムで形成された袋状の扁平な軟質バッグの形態を有する。容器１２は、平面視で四角形状に形成されている。容器１２は、平面視で四角形状以外の形状、例えば円形状、楕円形状等に形成されていてもよい。具体的に容器１２は、内部に貯留室１２ｒを形成する袋状の貯留室形成部１２ａと、貯留室形成部１２ａの外周を囲む板状の周縁部１２ｂとを有する。貯留室１２ｒに連通するポート１３が周縁部１２ｂに設けられている。

容器１２内に収容された生体由来凍結物１４は、生体由来物質を含有する液体（生体由来液状物）を凍結させたものである。生体由来液状物としては、例えば、細胞懸濁液、血液、血漿等が挙げられる。細胞懸濁液としては、幹細胞移植に用いられる造血幹細胞（臍帯血、骨髄液、末梢血幹細胞等）が挙げられる。細胞懸濁液の細胞はこれに限定されるものではないが、筋芽細胞、心筋細胞、線維芽細胞、滑膜細胞、上皮細胞、内皮細胞、肝細胞、膵細胞、腎細胞、副腎細胞、歯根膜細胞、歯肉細胞、骨膜細胞、皮膚細胞、軟骨細胞等の接着系細胞、全血、赤血球、白血球、リンパ球（Ｔリンパ球、Ｂリンパ球）、樹状細胞、血漿、血小板及び多血小板血漿等の血液細胞や血液成分、骨骸単核細胞、造血幹細胞、ＥＳ細胞、多能性幹細胞、ｉＰＳ細胞由来の細胞（例えば、ｉＰＳ細胞由来の心筋細胞）、間葉系幹細胞（例えば、骨髄、脂肪組織、末梢血、皮膚、毛根、筋組織、子宮内膜、胎盤、臍帯血由来のもの等）、精子細胞及び卵子細胞等の細胞である。これらの細胞は遺伝子治療等に用いられる遺伝子が導入された細胞であってもよい。以下、容器１２と、その内容物である生体由来凍結物１４とを併せて、凍結バッグ１５という。

融解装置１０は、本体部１６及び蓋部１８を有する筐体２０と、凍結バッグ１５を加温する加温部２２と、複数の荷重センサ２３を有するセンサアレイ２４と、所定の演算及び制御を行う制御ユニット２６とを備える。

筐体２０の本体部１６には、動作開始、動作停止等を操作するための操作ボタンや、各種設定をするための設定ボタン等を含む操作部１６ａと、各種情報（設定時間、残り時間、設定温度等）を表示するディスプレイ１６ｂが設けられている。本体部１６の上面には、凍結バッグ１５を配置するための収容凹部１６ｃが設けられている。収容凹部１６ｃに凍結バッグ１５を収容することで、本体部１６の所望位置に凍結バッグ１５が配置される。

蓋部１８は、ヒンジ部１９を介して本体部１６に回動可能に接続されおり、本体部１６に対して開閉可能である。なお、蓋部１８を閉じた際に、閉じた状態を維持するためのロック機構（例えば、フック等）が設けられているとよい。

加温部２２は、容器１２内の生体由来凍結物１４を加温する。加温部２２は、蓋部１８に設けられる。加温部２２は、凍結バッグ１５がセンサアレイ２４上に配置され且つ蓋部１８が閉じられた状態で、凍結バッグ１５に接触しない（凍結バッグ１５を押圧しない）ように配置されている。加温部２２は、例えば、ヒータ（シーズヒータ、カートリッジヒータ、平面ヒータ等）である。加温部２２は、本体部１６に設けられた制御ユニット２６により、オン・オフや温度等が制御される。

センサアレイ２４は、生体由来凍結物１４が収容された容器１２（凍結バッグ１５）を載せる載置部として構成されている。センサアレイ２４は、水平方向に互いに異なる複数位置において荷重を測定可能な荷重測定機構を構成する。荷重測定機構は、センサアレイ２４に限らず、例えば、シート状感圧センサであってもよい。複数の荷重センサ２３は、水平方向に互いに間隔を置いて配置されている。複数の荷重センサ２３は、収容凹部１６ｃの底部に配置（固定）されている。各荷重センサ２３の上端部は、収容凹部１６ｃの底部の上面１６ｄから上方に突出している。これらの荷重センサ２３の上面位置は、互いに同じ高さに設定されている。

具体的に、複数の荷重センサ２３は、水平面内で直交する二方向（矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向）に互いに間隔を置いて格子状（マトリックス状）に配列されている。図示例の場合、３行×４列の配置で、合計１２個の荷重センサ２３が配列されている。なお、荷重センサ２３の個数、配列の行数及び列数は、図示例のものに限らず、適宜設定可能である。図示例の場合、複数の荷重センサ２３は、矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向において、互いに等間隔に配置されている。なお、複数の荷重センサ２３は、一部又は全部において、互いに不等間隔に配置されてもよい。

センサアレイ２４は、センサアレイ２４の周縁部に配置された周縁センサ部２４Ａと、周縁センサ部２４Ａの内側に配置された中央センサ部２４Ｂとを有する。周縁センサ部２４Ａは、凍結バッグ１５がセンサアレイ２４に載置された状態で凍結バッグ１５の周縁部（具体的には、凍結バッグ１５のうち生体由来凍結物１４が収容された貯留室形成部１２ａ）の荷重（重量）を検出する。周縁センサ部２４Ａは、中央センサ部２４Ｂを囲むように配置された複数個（図示例では、１０個）の荷重センサ２３ａにより構成されている。

中央センサ部２４Ｂは、凍結バッグ１５がセンサアレイ２４に載置された状態で凍結バッグ１５の中心部又はその近傍の荷重（重量）を検出する。本実施形態では、中央センサ部２４Ｂは、２個の荷重センサ２３ｂにより構成される。中央センサ部２４Ｂは、１個の荷重センサ２３ｂのみで構成されてもよく、あるいは、３個以上の荷重センサ２３ｂにより構成されてもよい。

図２に示すように、制御ユニット２６は、容器１２内の生体由来凍結物１４の融解状態を推定する推定部３０と、加温部２２を制御する加温制御部３６とを有する。推定部３０は、複数の荷重センサ２３の検出結果に基づいて所定の計算を行う算出部３２と、算出部３２の算出結果に基づいて生体由来凍結物１４の融解が完了したか否かを判定する判定部３４とを有する。加温制御部３６は、加温部２２が例えば通電により発熱するヒータである場合、加温部２２に対する通電状態を制御することにより、加温部２２の動作状態のオン・オフや、出力（発熱温度）を制御する。加温制御部３６は、生体由来凍結物１４の融解が完了したと推定部３０が判定した場合に、加温部２２の動作状態をオフにする。

次に、上記のように構成された融解装置１０の作用（本実施形態に係る融解方法）を説明する。

融解装置１０を使用して容器１２に収容された生体由来凍結物１４を融解する場合には、図２に示すように、凍結バッグ１５（生体由来凍結物１４が収容された容器１２）をセンサアレイ２４の上に載せて、蓋部１８を閉める。これにより、凍結バッグ１５が融解装置１０内に収容される。

本体部１６に設けられた操作部１６ａ（図１）のスタートボタンを操作すると、融解装置１０は動作を開始する。具体的には、加温部２２（ヒータ）が昇温し、容器１２内の生体由来凍結物１４が加温される。このように、容器１２内の生体由来凍結物１４が加温され、加温がある程度の時間維持されることで、生体由来凍結物１４が融解される。

加温部２２による凍結バッグ１５の加温中、センサアレイ２４を構成する複数の荷重センサ２３は、凍結バッグ１５から受ける荷重を検出し、推定部３０は、複数の荷重センサ２３による検出結果に基づき容器１２内の生体由来凍結物１４の融解状態を推定する。生体由来凍結物１４の融解が完了したと推定部３０が判断した場合には、加温制御部３６は加温部２２の動作状態をオフにする。加温部２２が例えば通電により発熱するヒータである場合、加温制御部３６は、加温部２２に対する通電を停止することにより、加温部２２の動作状態をオフにする。この場合、融解装置１０は、生体由来凍結物１４の融解が完了したことをユーザに知らせる情報をディスプレイ１６ｂ（図１）に表示してもよい。融解装置１０にスピーカが設けられている場合には、生体由来凍結物１４の融解が完了したことをユーザに知らせる音をスピーカから出力してもよい。

融解装置１０における生体由来凍結物１４の融解状態の推定アルゴリズムは、以下に説明するように、いくつかの態様を取り得る。

推定アルゴリズムの１つの態様（以下、「第１の態様」という）について、図２及び図３を適宜参照して説明する。まず、凍結バッグ１５を加温しながら、周縁センサ部２４Ａと中央センサ部２４Ｂとにより荷重を測定する（ステップＳ１０１）。この場合、すべての荷重センサ２３により検出された荷重値を取得する。次に、推定部３０（算出部３２）は、周縁センサ部２４Ａにより検出される荷重値と中央センサ部２４Ｂにより検出される荷重値との差（Ｄ）を算出する（ステップＳ１０２）。

次に、推定部３０（判定部３４）は、算出した差（Ｄ）の絶対値が所定値（Ｘ）以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。生体由来凍結物１４は、固体且つ不均一であり、水平な状態に静置した場合には、生体由来凍結物１４の中央部と周縁部とでは重さの偏りが生じる。従って、生体由来凍結物１４が融解していない状態で算出した差（Ｄ）の絶対値は、比較的大きい。生体由来凍結物１４が融解するに従い、液体へと変化し、重さの偏りはなくなる（少なくとも減少する）。従って、生体由来凍結物１４が融解していない状態で算出した差（Ｄ）の絶対値は、比較的小さい。

そこで、差（Ｄ）の絶対値が所定値（Ｘ）以下ではない場合（ステップＳ１０３で、「ＮＯ」）、推定部３０（判定部３４）は、生体由来凍結物１４の融解が途中（融解が未完了）であると判定し（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０１の処理へと戻る。一方、差（Ｄ）の絶対値が所定値（Ｘ）以下である場合（ステップＳ１０３で、「ＹＥＳ」）、推定部３０は、生体由来凍結物１４の融解が完了したと判定する（ステップＳ１０５）。

推定アルゴリズムの他の態様（以下、「第２の態様」という）について、図２及び図４を適宜参照して説明する。まず、凍結バッグ１５を加温しながら、センサアレイ２４を構成するすべての荷重センサ２３により荷重を測定する（ステップＳ２０１）。次に、推定部３０（算出部３２）は、複数の荷重センサ２３により検出されたすべての荷重値を取得し、ゼロ以外の荷重値の標準偏差（ＳＤ）を算出する（ステップＳ２０２）。標準偏差（ＳＤ）の算出に際して、荷重値がゼロのデータを除くことで、容器１２が載らない荷重センサ２３がある場合でも、融解状態を適切に推定することができる。

次に、推定部３０は、算出された標準偏差（ＳＤ）が所定値（Ｙ）以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。生体由来凍結物１４は、固体且つ不均一であり、水平な状態に静置した場合には、重さの偏りが生じる。従って、生体由来凍結物１４が融解していない状態で算出した標準偏差（ＳＤ）は、比較的大きい。生体由来凍結物１４が融解するに従い、液体へと変化し、重さの偏りはなくなる（少なくとも減少する）。従って、生体由来凍結物１４が融解していない状態で算出した標準偏差（ＳＤ）は、比較的小さい。

そこで、算出した標準偏差（ＳＤ）が所定値（Ｙ）以下ではない場合（ステップＳ２０３で、「ＮＯ」）、推定部３０（判定部３４）は、生体由来凍結物１４の融解が途中（融解が未完了）であると判定し（ステップＳ２０４）、ステップＳ２０１の処理へと戻る。一方、標準偏差（ＳＤ）が所定値（Ｙ）以下である場合（ステップＳ２０３で、「ＹＥＳ」）、推定部３０は、生体由来凍結物１４の融解が完了したと判定する（ステップＳ２０５）。

本実施形態に係る融解装置１０は、以下の効果を奏する。

融解装置１０によれば、加温部２２にて生体由来凍結物１４を加温しながら荷重測定機構により互いに異なる複数個所で荷重を測定することで、生体由来凍結物１４の融解状態（融解が完了したか否か）を検出することができる。このため、容器１２の内容物（生体由来凍結物１４が融解した状態である生体由来液状物）に対する過加熱を防止することができる。

荷重測定機構は、水平方向に互いに間隔を置いて配置された複数の荷重センサ２３からなるセンサアレイ２４であるため、比較的簡易な構成で、凍結バッグ１５の異なる部位における荷重を測定することができる。

複数の荷重センサ２３は、水平面内で直交する二方向に互いに間隔を置いて配列されている。この構成により、生体由来凍結物１４の融解状態をより正確に推定することが可能となる。

センサアレイ２４は、センサアレイ２４の周縁部に配置された周縁センサ部２４Ａと、周縁センサ部２４Ａの内側に配置された中央センサ部２４Ｂとを有する。推定部３０は、上記の第１の態様（図３）において、周縁センサ部２４Ａにより検出される荷重値と中央センサ部２４Ｂにより検出される荷重値との差（Ｄ）の絶対値を算出し、算出した絶対値が所定値以下である場合に、生体由来凍結物１４の融解が完了したと判定する。この構成により、生体由来凍結物１４の融解状態を簡便且つ正確に推定することができる。

推定部３０は、上記の第２の態様（図４）において、複数の荷重センサ２３により検出されたすべての荷重値を取得し、ゼロ以外の荷重値の標準偏差（ＳＤ）を算出し、標準偏差（ＳＤ）が所定値以下である場合に、生体由来凍結物１４の融解が完了したと判定する。この構成により、生体由来凍結物１４の融解状態を簡便且つ正確に推定することができる。

融解装置１０は、加温部２２を制御する加温制御部３６を備える。加温制御部３６は、生体由来凍結物１４の融解が完了したと推定部３０が判定した場合に、加温部２２の動作をオフにする。この構成により、加温部２２が自動的にオフになるため、容器１２の内容物に対する過加熱を確実に防止するこができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

１０…融解装置 １２…容器
１４…生体由来凍結物 ２２…加温部
２３、２３ａ、２３ｂ…荷重センサ ２４…センサアレイ
２４Ａ…周縁センサ部 ２４Ｂ…中央センサ部
３０…推定部 ３６…加温制御部

Claims (10)

1. 軟質バッグの形態を有する容器内に収容された生体由来凍結物を融解する融解装置であって、
   前記生体由来凍結物が収容された前記容器である凍結バッグを加温する加温部と、
   前記凍結バッグを載せる載置部として構成され、水平方向に互いに異なる複数位置において荷重を測定可能な荷重測定機構と、
   前記荷重測定機構の測定結果に基づいて前記容器内の前記生体由来凍結物の融解状態を推定する推定部と、
   を備える、融解装置。
2. 請求項１記載の融解装置において、
   前記荷重測定機構は、水平方向に互いに間隔を置いて配置された複数の荷重センサからなるセンサアレイである、融解装置。
3. 請求項２記載の融解装置において、
   前記複数の荷重センサは、水平面内で直交する二方向に互いに間隔を置いて配列されている、融解装置。
4. 請求項２又は３記載の融解装置において、
   前記センサアレイは、前記センサアレイの周縁部に配置された周縁センサ部と、前記周縁センサ部の内側に配置された中央センサ部とを有し、
   前記推定部は、前記周縁センサ部により検出される荷重値と前記中央センサ部により検出される荷重値との差の絶対値を算出し、算出した前記絶対値が所定値以下である場合に、前記生体由来凍結物の融解が完了したと判定する、融解装置。
5. 請求項２又は３記載の融解装置において、
   前記推定部は、前記複数の荷重センサにより検出されたすべての荷重値を取得し、ゼロ以外の前記荷重値の標準偏差を算出し、前記標準偏差が所定値以下である場合に、前記生体由来凍結物の融解が完了したと判定する、融解装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の融解装置において、
   前記加温部を制御する加温制御部を備え、
   前記加温制御部は、前記生体由来凍結物の融解が完了したと前記推定部が判定した場合に、前記加温部の動作をオフにする、融解装置。
7. 容器内に収容された生体由来凍結物を融解する融解方法であって、
   水平方向に互いに異なる複数位置において荷重を測定可能な荷重測定機構の上に、前記生体由来凍結物を収容した前記容器である凍結バッグを載せること、
   前記荷重測定機構上に載置された前記容器内の前記生体由来凍結物を加温すること、
   前記荷重測定機構の測定結果に基づいて前記容器内の前記生体由来凍結物の融解状態を推定すること、
   を含む、融解方法。
8. 請求項７記載の融解方法において、
   前記荷重測定機構として、水平方向に互いに間隔を置いて配置された複数の荷重センサからなるセンサアレイを用いる、融解方法。
9. 請求項８記載の融解方法において、
   前記センサアレイは、前記センサアレイの周縁部に配置された周縁センサ部と、前記周縁センサ部の内側に配置された中央センサ部とを有し、
   前記周縁センサ部により検出される荷重値と前記中央センサ部により検出される荷重値との差の絶対値を算出し、算出した前記絶対値が所定値以下である場合に、前記生体由来凍結物の融解が完了したと判定する、融解方法。
10. 請求項８記載の融解方法において、
    前記複数の荷重センサにより検出されたすべての荷重値を取得し、ゼロ以外の前記荷重値の標準偏差を算出し、前記標準偏差が所定値以下である場合に、前記生体由来凍結物の融解が完了したと判定する、融解方法。

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