JP2020204476A - 凍結輸送容器、極低温液化ガス吸収材ケース - Google Patents

Abstract

【課題】バッグ形状等の大型の試料が収納でき、液体窒素等の極低温液化ガスを含浸する極低温液化ガス吸収材の取り出し、設置が容易にできる凍結輸送容器、凍結輸送容器に設置可能な極低温液化ガス吸収材ケースを提供する。【解決手段】本発明に係る凍結輸送容器１は、有底で筒形であり上部の開口部と底部とが同径の断熱構造からなる本体部３と、本体部３の開口部に開閉可能に設けられた蓋体５と、有底筒状のケース部１１とケース部１１の内部に交換可能に配設された液体窒素吸収材１３を有し、本体部３の底部に取り出し可能に配設された液体窒素吸収材ケース７と、を備えたことを特徴とするものである。【選択図】 図１

Description

細胞など医療・バイオ分野の生体試料等を凍結状態で収容して輸送する凍結輸送容器、及び凍結輸送容器内に配設されて容器内を低温に保持するために用いられる極低温液化ガス吸収材ケースに関する。

生体試料を凍結輸送する手段として真空断熱構造のドライシッパーがある。ドライシッパー内部には極低温液化ガスである液体窒素の吸収材が配設され、液体窒素は吸収材に吸収されているので、輸送時に転倒しても液体窒素をこぼす恐れがない。

液体窒素等の極低温液化ガスを含浸させる含浸材を用いた凍結保存容器としては、例えば特許文献１に開示されている。
特許文献１の凍結保存容器は、小径の試料出入口の下方に大径の円筒状の格納領域が形成された断熱容器内に、その底部及び内周壁に含浸材を配設した構造である。

特許第4881046号公報

特許文献１に開示されたものは共に外気温の影響を受けにくくするため、試料を格納する格納領域よりも試料出入口が小径になっている。このため、バッグ形状等の大型の試料を入れることができない。
また、試料の格納領域の周壁に含浸材を配設しているため、試料格納領域の内径が小さくなり、バイアル等の細長い試料は収納できるが、バッグ形状等の大型の試料が収納できないという問題もある。

また、特許文献１の含浸材は、断熱容器内に固定され、取り外せない構造になっている。しかし、含浸材が次第に劣化して液体窒素の吸収量が少なくなったり、汚染されたりすることが考えられ、交換可能な構造が求められている。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、バッグ形状等の大型の試料が収納でき、液体窒素等の極低温液化ガスを含浸する極低温液化ガス吸収材の取り出し、設置が容易にできる凍結輸送容器、凍結輸送容器に設置可能な極低温液化ガス吸収材ケースを提供することを目的としている。

（１）本発明に係る凍結輸送容器は、有底で筒形であり上部の開口部と底部とが同径の断熱構造からなる本体部と、該本体部の開口部に開閉可能に設けられた蓋体と、有底筒状のケース部と該ケース部の内部に交換可能に配設された極低温液化ガス吸収材を有し、前記本体部の底部に取り出し可能に配設された極低温液化ガス吸収材ケースと、を備えたことを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記ケース部は、伝熱体によって形成されると共に、前記本体部の内周壁に沿って上方に延出して試料の収納部として機能する筒延出部を有していることを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記断熱容器がステンレス製の真空二重構造であり、前記ケース部がアルミニウム又は銅で形成されていることを特徴とするものである。

（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記ケース部上面及び極低温液化ガス吸収材には、収納対象試料を挿入するための試料挿入孔が形成されていることを特徴とするものである。

（５）本発明に係る極低温液化ガス吸収材ケースは、有底で筒形であり上部の開口部と底部とが同径の断熱構造からなる本体部と、該本体部の開口部に開閉可能に設けられた蓋体とを有する凍結輸送容器の底部に取り出し可能に配設されるものであって、
有底筒状のケース部と該ケース部の内部に交換可能に配設された極低温液化ガス吸収材を有することを特徴とするものである。

（６）また、上記（５）に記載のものにおいて、前記ケース部は、伝熱体によって形成されると共に、前記本体部の内周壁に沿って上方に延出して試料の収納部として機能する筒延出部を有していることを特徴とするものである。

（７）また、上記（５）又は（６）に記載のものにおいて、前記ケース部がアルミニウム又は銅であることを特徴とするものである。

本発明に係る凍結輸送容器は、有底で筒形であり上部の開口部と底部とが同径の断熱構造からなる本体部と、該本体部の開口部に開閉可能に設けられた蓋体と、有底筒状のケース部と該ケース部の内部に交換可能に配設された極低温液化ガス吸収材を有し、前記本体部の底部に取り出し可能に配設された極低温液化ガス吸収材ケースと、を備えたことにより、極低温液化ガス吸収材ケースを取り出して、極低温液化ガス吸収材を簡単に交換することができるので、極低温液化ガス吸収材の劣化や汚染に対して、これらを回復させることができる。
また、本体部が有底で筒形であり上部の開口部と底部とが同径の断熱構造からなるため、内部空間が広く、バック等の大型の試料を収容することができ、従来難しかった大型試料の輸送が可能となる。

本発明の実施の形態に係る凍結輸送容器の断面図である。 本発明の実施の形態に係る凍結輸送容器の外観を示す図である。 本体部から液体窒素吸収材ケースとケース固定具を取り出した状態の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る凍結輸送容器に配設される液体窒素吸収材ケース平面図（ａ）と断面図（ｂ）である。 液体窒素吸収材ケースに配設される液体窒素吸収材の配設方法の説明図である。 発明の実施の形態に係る凍結輸送容器に配設される液体窒素吸収材に設ける試料挿入穴の他の態様の説明図である。 本発明の実施の形態に係る凍結輸送容器における液体窒素吸収材ケースの他の態様の説明図である。 本発明の実施の形態に係る凍結輸送容器における内部の伝熱状態の説明図である。 図８に示した液体窒素吸収材ケースにおいて円筒延出部がない場合における凍結輸送容器における内部の伝熱状態の説明図である。

本実施の形態に係る凍結輸送容器を図１〜図６に基づいて説明する。なお、以下の説明では凍結輸送容器の本体部が円筒形の寸胴型のものを例に挙げ、また極低温液化ガスとして液体窒素を例に挙げて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本実施の形態に係る凍結輸送容器１は、図１〜図６に示すように、試料を凍結状態に保持して輸送するためのものであって、有底で円筒形の寸胴型の断熱構造からなる本体部３と、本体部３の開口部３ａに開閉可能に設けられた蓋体５と、本体部３の底部に取り出し可能に配設された液体窒素吸収材ケース７と、を備えている。
以下、各構成を詳細に説明する。

＜試料＞
試料は、主としてバイアル、血液バッグ等に収容された生体試料が対象となる。バイアル、バッグ等の容量は、例えば25、50、100mlであり、凍結輸送容器１には、これらのバイアル、バッグ等を、10本、あるいは10枚程度収容する。

＜本体部＞
本体部３は、図１〜図３に示すように、有底で円筒形であり、かつ上端の開口部３ａと底部が同径となった寸胴型の断熱構造からなる。本体部３としては、ステンレス製の真空二重構造のものが好ましい。
本体部３の外形寸法の一例を示すと以下の通りである。
外寸法 ：φ200×H300mm
開口部 ：φ189mm

＜蓋体＞
蓋体５は、本体部３の開口部３ａに開閉可能に設けられるものである。また、蓋体５は、図１に示すように、開口部３ａと同径の円柱部９を有し、円柱部９が、本体部３の開口部３ａに挿入される構造になっている。円柱部９は、例えば発泡ポリウレタン、発泡ポリスチレン製の断熱素材で形成され、開口部３ａからの熱侵入を防いでいる。

＜液体窒素吸収材ケース＞
液体窒素吸収材ケース７は、図４に示すように、有底円筒状のケース部１１とケース部１１の内部に交換可能に配設された液体窒素吸収材１３を有し、本体部３の底部に取り出し可能に配設されるものである。
液体窒素吸収材１３は、複数枚の円形のシート状からなり、図４、図５に示すように、ケース部１１の底部に積み重ねるように配置されている。
液体窒素吸収材１３は、例えば、材質がポリプロピレンで、径がφ180mmで重ねた状態での厚みが50mmのものを適用できる。

液体窒素吸収材１３には内部に液体窒素が浸漬していく速度を上げるために複数の穴１５が設けられている（図５参照）。また、この複数の穴１５は、バイアル状の試料を直接差すことができるものであり、試料挿入穴としても機能する。
この穴１５の形状は、試料等がバイアルの場合の円形状に限らず、例えば、図６に示すように、バッグ状の試料１６が入るような矩形状でもよい。
なお、液体窒素吸収材１３に設けた穴１５を試料挿入穴として機能させる場合、後述するように、固定用プレート１９には、液体窒素吸収材１３に設けた穴１５に対応する位置に同形状の開口１７を設ける。

液体窒素吸収材１３の上面には、図４、図５に示すように、液体窒素吸収材１３をケース部１１に交換可能に配設するための固定用プレート１９が設けられている。固定用プレート１９は、積層された液体窒素吸収材１３を厚み方向に貫通するように設けられるスペーサー２１を介して固定用ネジ２３でケース部１１に固定されている。スペーサー２１による固定用プレート１９の固定方法をより詳細に説明すると以下の通りである。

スペーサー２１は細い円筒状の金具であり、内部にはねじ切りがしてある。スペーサー２１をケース部１１の底部に立設すると共にスペーサー２１の上端面に固定用プレート１９を配置して、ケース部１１の底部の下面側及び固定用プレート１９の上面側から固定用ネジ２３によってネジ止めすることで、スペーサー２１を介して固定用プレート１９をケース部１１に取り付けることができる。固定用プレート１９を設置するとことで、液体窒素吸収材１３は、ケース部１１の底面と固定用プレート１９で挟まれた状態となり、ケース部１１から脱落することがない。
液体窒素吸収材１３を取り換える際には、液体窒素吸収材ケース７を本体部３から取り出して、固定用プレート１９を取り外せばよい。

固定用プレート１９には、固定用ネジ２３の挿通孔の他に、液体窒素を液体窒素吸収材１３に染み込ませる際に、液体窒素が通過する通過孔２５が多数形成されている。
また、前述したように、液体窒素吸収材１３に設けた穴１５を、試料挿入穴として機能させる場合には、固定用プレート１９に、液体窒素吸収材１３に設けた穴１５と対応する位置に、例えばバイエル等の試料を挿入するための、開口１７が複数設けられている。
固定用プレート１９は、後述のケース部１１と同様に、熱伝導率の高いアルミニウム又は銅等の金属からなる伝熱体の素材を用いる。

ケース部１１は、図４に示すように、液体窒素吸収材１３を収容した部位から、本体部３の内周壁に沿って上方に延出して試料の収納部として機能する円筒延出部２７を有している。円筒延出部２７を含むケース部１１は、熱伝導率の高いアルミニウム又は銅等の金属からなる伝熱体によって形成されている。熱伝導率の高い金属を用いることで、液体窒素の冷熱を容器上部へより早く、より低温に伝えることができる。なお、試料収納容器がステンレス製の場合は錆の発生しにくいアルミニウム製がより好ましい。
ケース部１１の寸法の一例を示すと、上述した本体部３に挿入される場合として、φ183mm×200mmである。また、ケース部の厚みは0.5mmであり、円筒延出部２７の内径はφ182mmである。

ケース部１１は、液体窒素吸収材１３の冷熱を伝え、内部に収容される試料を効果的に冷却する機能を有している。このような機能を有するケース部１１が、蓋体５の断熱素材からなる円柱部９と接触すると、断熱素材自体が持つ熱を容器内に伝えてしまうため、ケース部１１と円柱部９が接触しないようにすることが好ましく、両者間には2〜3mmの隙間を設定することが好ましい。

ケース部１１における円筒延出部２７の高さは、本体部３の内壁面全体を覆うような高さであると、液体窒素の冷熱を高効率に本体部３の上部まで伝えるためより本体部３内を低温に保つことができる。
その一方で、開口部３ａからの熱を容器内部に伝えやすくなってしまうため液体窒素の蒸発損失量が増大する。
そこで、最適な条件としては、ケース部１１における円筒延出部２７の上端面から蓋体５における円柱部９の底面までの高さに対して、円筒延出部２７の高さが、０％以上９５％以下が好ましく、７０％以上９０％以下がより好ましい。

円筒延出部２７の高さが０％とは、図７に示すように、円筒延出部２７が存在しないで、ケース部１１の上面が固定用プレート１９なるような場合である。本体部３における収納部分の高さが低いときは、円筒延出部２７がなくても気化した窒素で収納スペースが十分冷やされる。また、液体窒素吸収材１３の穴１５に試料を挿入して、試料が固定用プレート１９の上方に出っ張る部分が短い場合には、円筒延出部２７がなくてもよい。

なお、円筒延出部２７は、試料収納スペースを広く確保するため、本体部３の内槽とほぼ同じ径とすることが好ましい。
また、容器内を急速に冷却、または低温にしたい場合は伝熱性能を高めるために、円筒延出部２７をフィン構造にしてもよい。

液体窒素吸収材ケース７は、本体部３内に取り出し可能に設置されるが、より簡易に取り出しが可能にすることが好ましい。このための構造として、本体部３の開口部３ａの近傍に着脱可能に取り付けられる円環状のケース固定具２９を用いるのが好ましい（図１、図３参照）。
ケース固定具２９は、本体部３の開口部３ａの内径よりも若干だけ外径が大きく、発泡ポリウレタンまたは発泡ポリスチレン等の、断熱性があり可撓性のある部材を用いることが好ましい。ケース固定具２９は、図１に示すように、液体窒素吸収材ケース７を本体内に配設した状態で、本体部３の開口部３ａ近傍に設置する。

ケース固定具２９は、その外径が本体部３の内径より若干だけ大きいため、圧縮された状態で本体部３に着脱可能に取り付けられる。このようにすれば、液体窒素吸収材ケース７の上部でケース固定具２９が本体部３の内壁に対して突っ張った状態で配設されるので、凍結輸送容器１を傾けても液体窒素吸収材ケース７が抜け出すことがない。
一方、液体窒素吸収材１３の交換等で液体窒素吸収材ケース７を取り出す際には、ケース固定具２９を少し撓ませて取り外せばよい。

以上のように、本実施の形態の凍結輸送容器１においては、液体窒素吸収材ケース７を取り出して、液体窒素吸収材１３を簡単に交換することができるので、液体窒素吸収材１３の劣化や汚染に対して、これらを回復させることができる。

また、本体部３が寸胴型であり、ケース部１１が円筒延出部２７を有する場合には円筒延出部２７が本体部３の内壁に沿う形状であり、本体部３の内壁及び円筒延出部２７の内周壁には液体窒素吸収材１３が配設されていないので、内部空間が広く、バック等の大型の試料を収容することができ、従来難しかった大型試料の輸送が可能となる。
例えば、50mlのバッグ形状の試料は95mm（縦）×85mm（横）×10mm（厚み）のスペースが必要であるが、従来の一般的なドライシッパーの多くは開口部がφ50mm〜70mmで設計されているので、このような従来の一般的なドライシッパーには、バック形状の試料を収納することができない。
これに対して、本実施の形態のものでは、開口部３ａがφ189mmであり、また円筒延出部２７の内径がφ182mmであるため、図６に示した態様での収納が可能である。

また、ケース部１１が伝熱性を有する円筒延出部２７を有する場合には、蓋体５からの伝熱や外気温の影響を受けるため温度が下がりにくい容器収納スペース上部においても、内容容積を狭くすることなく、低温を保つことができる。図８は、上述した形状の凍結輸送容器１の内部の温度状況を示すものであるが、円筒延出部２７の上部においても約-150℃の温度状態を実現できる。
すなわち、従来例であれば、断熱容器からなる本体部３の底部及び内周壁に含浸材（液体窒素吸収材）を配設していたが、本実施の形態では、液体窒素吸収材１３は底部のみに設け、本体部３の内周壁は円筒延出部２７で構成することで、内容積を大きく確保しつつ低温保持を実現している。

なお、仮に同形状の本体部３内に、液体窒素吸収材ケース７を設けることなく本体部３の底部に液体窒素吸収材１３を配設した場合、液体窒素吸収材１３の冷熱は本体部３のステンレス製の内壁を伝わることになるが、ステンレスは熱伝導率が低いため上部が冷えにくく、図９に示すように上部温度は約-30℃の状態となる。このことから、円筒延出部２７を設けることには、大きな効果が期待できる。
なお、図８に示す凍結輸送容器１の場合、液体窒素吸収材ケース７を本体部３に設置してから本体部３の内部の温度が-150℃以下到達するのに約30分要し、本体部３内の温度を-150℃以下保持できるのは約300分間であった。

上記の説明では凍結輸送容器１の本体部３が円筒形の寸胴型のものを例に挙げて説明した。この場合、本体部３内に収容される液体窒素吸収材ケース７も同様の円筒形状のものとなる。
もっとも、凍結輸送容器１の本体部３は円筒形に限られず、例えば矩形筒状のものであってもよく、この場合には、本体部３内に収容される液体窒素吸収材ケース７も同様の矩形筒状のものとするのが好ましい。
また、上記の説明では、極低温液化ガスとして液体窒素を例に挙げたが、本発明の極低温液化ガスは液体窒素に限られず、適した吸収材を用いる限り、例えば液体ヘリウムや液体アルゴン等の不活性ガスの液化ガスを用いることもできる。

１ 凍結輸送容器
３ 本体部
３ａ 開口部
５ 蓋体
７ 液体窒素吸収材ケース
９ 円柱部
１１ ケース部
１３ 液体窒素吸収材
１５ 穴
１６ バッグ状の試料
１７ 開口
１９ 固定用プレート
２１ スペーサー
２３ 固定用ネジ
２５ 通過孔
２７ 円筒延出部
２９ ケース固定具

Claims (7)

1. 有底で筒形であり上部の開口部と底部とが同径の断熱構造からなる本体部と、該本体部の開口部に開閉可能に設けられた蓋体と、有底筒状のケース部と該ケース部の内部に交換可能に配設された極低温液化ガス吸収材を有し、前記本体部の底部に取り出し可能に配設された極低温液化ガス吸収材ケースと、を備えたことを特徴とする凍結輸送容器。
2. 前記ケース部は、伝熱体によって形成されると共に、前記本体部の内周壁に沿って上方に延出して試料の収納部として機能する筒延出部を有していることを特徴とする請求項１記載の凍結輸送容器。
3. 前記断熱容器がステンレス製の真空二重構造であり、前記ケース部がアルミニウム又は銅で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の凍結輸送容器。
4. 前記ケース部上面及び極低温液化ガス吸収材には、収納対象試料を挿入するための試料挿入孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の凍結輸送容器。
5. 有底で筒形であり上部の開口部と底部とが同径の断熱構造からなる本体部と、該本体部の開口部に開閉可能に設けられた蓋体とを有する凍結輸送容器の底部に取り出し可能に配設される極低温液化ガス吸収材ケースであって、
   有底筒状のケース部と該ケース部の内部に交換可能に配設された極低温液化ガス吸収材を有することを特徴とする極低温液化ガス吸収材ケース。
6. 前記ケース部は、伝熱体によって形成されると共に、前記本体部の内周壁に沿って上方に延出して試料の収納部として機能する筒延出部を有していることを特徴とする請求項５記載の極低温液化ガス吸収材ケース。
7. 前記ケース部がアルミニウム又は銅であることを特徴とする請求項５又は６記載の極低温液化ガス吸収材ケース。