JP5109631B2 - 凍結保存用バッグ及び凍結保存方法 - Google Patents

Description

本発明は、凍結保存用バッグ及び凍結保存方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、流出手段の流出口を被装する易カット性フィルムが、耐寒性を有することを特徴とする凍結保存用バッグに関する。

赤血球、血小板、白血球、骨髄および造血幹細胞等の生物試料の長期保存方法としては、生物試料を収容した凍結保存用バッグを液体窒素に浸漬して保存する方法が知られている。その際、凍結保存用バッグについては液体窒素中で耐久できる材料である必要があり、本出願人は、超高分子量ポリエチレンの層と、当該超高分子量ポリエチレンの層の両面に低密度ポリエチレンの層で加熱溶着している３層フィルムにより形成した凍結保存用バッグの発明を開示している。この発明は、本出願人により出願された発明であり、すでに特許登録されている（特許文献１）。

そして、従来の凍結保存用バッグは、当該凍結保存バッグに備える流出手段の流出口を、無菌性を保つために、何らかのフィルムで封止する必要がある。その一例として、凍結保存用バッグは、流出手段を接続する際の溶着部を用いた流出手段の流出口まで被装することによって、生物試料を流出させない手段を用いている。

しかしながら、凍結保存用バック本体の原料として知られているポリエチレンが伸縮または膨張する材料であるので、上記溶着部は手切れが悪い。

また、流出手段に別途フィルムで被装した凍結保存用バッグを凍結保存の際、フィルムが−１９６℃の極低温下で破損する材料であれば、生物試料は外部に流出してしまうことになる。加えて、解凍後、その破損したフィルムを備えた凍結保存用バッグを湯浴すると、湯内の雑菌によって生物試料が感染することが考えられる。

特許第２８７６５８８号公報

本発明は、流出手段の流出口を被装するフィルムが手切れのいい材料および凍結保存時に破損しない材料を提供することを課題とする。

本発明者らは、凍結保存用バッグの流出手段の流出口を被装するフィルムとして、手切れのいいこと（易カット性）および凍結保存時に破損しないこと（耐寒性）を有する材料を用いることにより、本発明を完成させた。

すなわち本発明は、
［１］ 凍結保存用バッグ本体内部の生物試料を流出する流出手段と、
前記流出手段の流出口を被装する易カット性フィルムと、
凍結保存用バッグ本体内部へ生物試料を流入する流入手段とを備えた凍結保存用バッグであって、
前記易カット性フィルムが耐寒性を有することを特徴とする凍結保存用バッグ、
［２］ 前記易カット性フィルムが表材料およびシーラント層の組み合わせでなり、
前記表材料が易カット性を有するポリマーであって、
前記シーラント層が耐寒性を有するポリマーであることを特徴とする［１］記載の凍結保存用バッグ、
［３］ 前記表材料の原料がポリエステルであることを特徴とする［２］記載の凍結保存用バッグ、
［４］ 前記ポリエステルがポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートおよびポリブチレンナフタレートであることを特徴とする［３］に記載の凍結保存用バッグ、
［５］ 前記シーラント層の原料がメタロセン触媒によって合成されたポリオレフィン、チーグラー・ナッタ触媒によって合成されたポリオレフィン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ナイロン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド並びにエチレン−酢酸ビニル共重合体、および、これらの積層体であることを特徴とする［２］に記載の凍結保存用バッグ、
［６］ 前記メタロセン触媒によって合成されたポリオレフィンがメタロセン線状低密度ポリエチレン、メタロセン高密度ポリエチレン、メタロセンポリプロピレンおよびメタロセンポリスチレンであることを特徴とする請求項５に記載の凍結保存用バッグ。
［７］ 前記易カット性フィルムの厚みが３０μｍ〜３５０μｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の凍結保存用バッグ、
［８］ 凍結保存用バッグ用いて生物試料を凍結保存する方法であって、
前記凍結保存用バッグが、
凍結保存用バッグ本体内部の生物試料を流出する流出手段と、
前記流出手段の流出口を被装する易カット性フィルムと
凍結保存用バッグ本体内部へ生物試料を流入する流入手段とを備えており、
前記易カット性フィルムが耐寒性を有する凍結保存用バッグであり、
前記方法は、
（１）前記生物試料を前記凍結保存用バッグ本体内部に前記流入手段を用いて収容する工程；
（２）凍結保存する工程；
（３）解凍後、易カット性フィルムを剪断する工程
を含む生物試料を凍結保存する方法。
及び、［９］ 前記凍結保存する工程が、液体窒素の環境下で保存する工程であることを特徴とする［８］に記載の生物試料を凍結保存する方法に関する。

本発明の凍結保存用バッグ及び凍結保存方法は、易カット性フィルムが耐寒性を有するために凍結保存時に破損することなく、安全かつ衛生的に凍結保存することができる。さらに、本発明の凍結保存用バッグ及び凍結保存方法は、本発明における易カット性フィルムを用いることによって凍結保存後のフィルムを手切れよく剪断できるので、容易に流出口を露出させることができる。

図１に示すように本発明の凍結保存用バッグ１は、凍結保存用バッグ本体２内部の生物試料を流出する流出手段３と、流出手段３に設けられた流出口４を被装する易カット性フィルム５と、凍結保存用バッグ本体２内部へ生物試料を流入する流入手段６とを備えている。さらに、凍結保存用バッグ１は、懸垂口７など別の構成を備えていても構わない。

「凍結保存用バッグ本体」とは、内部に生物試料を収容するバッグであって、０℃以下の環境下で物理的に耐えうる材料で構成されたバッグをいう。凍結保存用バッグ本体２は、−１９６℃までの極低温下でも耐えうる耐寒性と、耐衝撃性を有すると共に、凍結保存用バッグ本体２内部に収容する物質に対して無毒な内面を有することが望ましい。耐寒性とは、少なくとも０℃以下、好ましくは−８０℃以下、特に好ましくは−１９６℃（液体窒素温度）の環境下で物理的に耐えうる物性をいう。

凍結保存用バッグ本体２の原料としては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ナイロン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド並びにエチレン−酢酸ビニル共重合体、および、それらの積層体などが挙げられるが、その原料について生成加工しやすいという観点から、内側に超高分子量ポリエチレンの層および外側に低密度ポリエチレンの層で加熱溶着している３層フィルムが望ましい。

生物試料としては、生体の体液（血液、髄液およびリンパ液など）ならびにその成分（赤血球、白血球、血小板、血漿および血清など）、生体内の組織（血管、角膜、半月板、脳組織、皮膚、皮下組織、上皮組織、骨組織および筋組織など）、臓器（眼、肺、腎臓、心臓、肝臓、膵臓、脾臓、小腸を含む消化管、膀胱、卵巣および精巣など）、および、それらの各種細胞（造血幹細胞、骨髄細胞、肝細胞、膵細胞、脳細胞、神経細胞、卵細胞、受精卵および胚性幹細胞など）等が挙げられる。本発明に用いられる生体組織としては、特に、血液および造血幹細胞などが挙げられるが、特に限定されない。

「流出手段」とは、凍結保存用バッグ本体２に収容された生物試料を流出する部分である。流出手段３の形状は、凍結保存用バッグ本体２に溶着しやすい形状という観点から筒状形状が望ましいが、流出手段３に空洞があって凍結保存用バッグ本体２内部の生物試料がその空洞を通じて外部へ流出することができればいかなる形状でも構わない。さらに、流出手段３は、筒状形状の場合、硬質材料であるポートおよび軟質材料であるチューブ等が挙げられるが、易カット性フィルム４を剪断しやすいという観点から、ポートの方が好ましい。

また、流出手段３の前記空洞は、凍結保存用バッグ２内部の生物試料を外部へ流出しないようにするという観点から、空洞の一部を隔壁で封鎖することが望ましい。前記隔壁を設けた場合、生物試料を外部へ流出する方法としては、プラスチック針で隔壁を穿刺して流出する方法および隔壁を破いて流出する方法等が挙げられるが、流出手段３に対する作業が容易という観点から、プラスチック針で隔壁を穿刺して流出する方法が望ましい。

本願における流出手段３は、凍結保存用バッグ本体２の外側に突出している部分を易カット性フィルム５で被装することによって、流出口４が露出していないので、凍結保存時または解凍時に生物試料を外部に流出できない。流出手段３については、凍結保存用バッグ本体２の材料と溶着しやすい原料を用いることが望ましいという観点から、例えば、凍結保存用バッグ本体２がポリエチレン系の場合であれば、その原料はポリプロピレン／ポリエチレンのポリマーアロイが望ましい。

「流出口」とは、流出手段３の空洞を通じて凍結保存用バッグ本体２内部の生物試料を流出する部分のことである。流出口４は、筒状の流出手段３において凍結保存用バッグ本体２の外側に突出している側に設けられ、易カット性フィルムにより被装される。そして、流出口４は、易カット性フィルム５を剪断することによって露出される。

「易カット性フィルム」とは、耐寒性があり、かつ剪断する際に手切れがよいフィルムである。さらに、本発明における易カット性フィルム５は、流出手段３に設けられた流出口４を被装することによって、流出口４の無菌性を保持している。本発明における易カット性フィルム５は、例えば、凍結保存用バッグ本体２が低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン及び超高分子量ポリエチレン等のポリエチレン系の場合には、耐寒性を有するという観点から、メタロセン触媒によって合成された線状低密度ポリエチレン（以下、ＬＬＤＰＥと略す）製のフィルムを用いることができる。このメタロセン触媒によって合成されたＬＬＤＰＥのフィルムは、易カット性を向上させるために一軸に延伸されていてもよい。また、本発明の易カット性フィルム５をさらに手切れよく剪断するために、易カット性フィルム５と流出手段３を接続する際の溶着部との間に切れ目を入れても構わない。

さらに、凍結保存用バッグ１を凍結保存時に冷却物質と接触する外側の表材料１１、および、流出手段３と接触する内側のシーラント層１２の積層構造とすることが好ましい。

「表材料」とは、流出手段３に設けられた流出口４を被装する易カット性フィルム５における積層構造の外側の材料にあたる。表材料１１は、凍結保存用バッグ１の凍結保存時に、冷却物質、例えば、ドライアイス、液体窒素および液体ヘリウム等と接触する。表材料１１の原料には、ポリエステルを用いる。表材料１１の原料に適しているポリエステルには、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートおよびポリブチレンナフタレート等が挙げられるが、特に、材料が安価である観点から、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。本発明の易カット性フィルム５は、表材料１１の原料としてポリエステルを用いることによって、易カット性を有する。さらに、表材料１１は、高分子鎖の延伸軸を一軸配向にすれば易カット性が向上するという観点から、一軸延伸のポリマーにすることが好ましい。

「シーラント層」とは、流出手段３に設けられた流出口４を被装する易カット性フィルム５における積層構造の内側の材料にあたり、流出手段と接触する。シーラント層１２の原料には、耐寒性を有し、表材料１１とラミネート可能であり、かつ流出手段３と溶着可能なポリマーを使用する。シーラント層１２の原料に適しているポリマーは、例えば、メタロセン触媒によって合成されたＬＬＤＰＥ、チーグラー・ナッタ触媒によって合成されたＬＬＤＰＥ、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ナイロン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド並びにエチレン−酢酸ビニル共重合体、および、それらの積層体が挙げられるが、材料が安価である観点から、メタロセン触媒により合成されたポリマーが好ましい。さらに、メタロセン触媒によって合成されたポリオレフィンにおいては、メタロセンＬＬＤＰＥ、メタロセン高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、メタロセンポリプロピレン（ＰＰ）およびメタロセンポリスチレン（ＰＳ）等が挙げられるが、特に、材料が安価である観点から、メタロセンＬＬＤＰＥが好ましい。さらに、シーラント層１２は、高分子鎖の延伸軸を一軸配向にすれば易カット性が向上するという観点から、一軸延伸のポリマーにすることが好ましい。

流出手段３の流出口４を被装する方法としては、フィルムを被装する作業が容易である観点から、ヒートシールが好ましいが、これに限定されるものではない。また、表材料１１とシーラント層１２を積層させる方法としては、その積層が容易である観点から、ドライラミネートが好ましいが、これに限定されるものではない。

本発明の易カット性フィルム５については易カット性および耐寒性を有するものであり、この組み合わせを備えるに適した易カット性フィルム５の厚さは、３０μｍ〜３５０μｍである。さらに望ましくは、本発明の易カット性フィルム５の厚さは、５０μｍ〜１００μｍである。

「流入手段」とは、凍結保存用バッグ本体２へ生物試料を流入する部分である。流入手段６の形状は、凍結保存用バッグ本体２に溶着しやすい形状という観点から筒状形状が望ましいが、流入手段６に空洞があって凍結保存用バッグ本体２へ生物試料をその空洞を通じて内部へ流入することができればいかなる形状でも構わない。さらに、流入手段６は、筒状形状の場合、硬質材料であるポートおよび軟質材料であるチューブ等が挙げられるが、凍結保存用バッグ本体２へ生物試料を流入した後に流入手段を溶着して密封しやすいという観点から、チューブの方が好ましい。流入手段６については、凍結保存用バッグ本体２の材料と溶着しやすい原料を用いることが望ましいという観点から、例えば、凍結保存用バッグ本体２がポリエチレン系の場合であれば、その原料はポリエチレン／ポリ酢酸ビニルのポリマーアロイが望ましい。

図２に示すように本発明の凍結保存用バッグ１は、円筒状の流出手段３の筒状部分の一部または全部を、外側から順にシーラント層１２、表材料１１で被装されていることが好ましい。

また、本発明は、生物試料を凍結保存する方法までに及ぶ。さらに詳しくは、以下の（１）〜（３）の工程を含む。
（１）前記生物試料を前記凍結保存用バッグ本体内部に前記流入手段を用いて収容する工程；
（２）凍結保存する工程；および
（３）解凍後、易カット性フィルムを剪断する工程。

「（１）前記生物試料を前記凍結保存用バッグ本体内部に前記流入手段を用いて収容する工程」とは、流入手段を用いて生物試料を凍結保存用バッグ本体２の内部に配置する工程をいい、封をすることによって生物試料が密封することができる状態にする工程をいう。

上記「密封」とは、例えば、生物試料を液体窒素の環境下で保存する場合、液体窒素に存在する雑菌が凍結保存用バッグ本体２内部に侵入しないようにすることをいう。密封の方法としては、例えば、流入手段６の一部を熱溶着あるいは高周波溶着する方法、および流入手段６の生物試料を流入できる部分にキャップを装着する方法等が挙げられるが、凍結保存用バッグ本体２内部の生物試料の漏出をできるだけ防止するという観点から、流入手段６の一部を熱溶着あるいは高周波溶着する方法が好ましい。

「（２）凍結保存する工程」とは、生物試料が収容された凍結保存用バッグ１を０度以下の環境下で保存する工程をいう。当該工程は、長期にわたって保存する観点から、好ましくは−８０℃以下、特に好ましくは−１９６℃の環境下で保存することが好ましい。凍結保存する方法には、例えば、市販のディープフリーザー等の装置を用いて行う方法、および、ドライアイス、液体窒素並びに液体ヘリウム等の冷却物質を用いて行う方法が挙げられる。これらの凍結保存方法の中でも長期にわたって保存できる観点から、液体窒素を用いて行う方法が好ましい。

「（３）解凍後、易カット性フィルムを剪断する工程」とは、例えば、凍結保存されている凍結保存用バッグ１を湯浴等することによって解凍させて、凍結保存用バッグ１の流出手段３に備えられた易カット性フィルム５を剪断する工程のことである。前記易カット性フィルム５を剪断することによって流出口４が露出するので、凍結保存用バッグ本体２内部の生物試料を外部へ流出することができる。前記凍結保存用バッグ１を解凍する方法としては、室温で放置および湯浴等が挙げられるが、解凍効率がよいという観点から、湯浴で解凍することが好ましい。

「剪断」とは、易カット性フィルム５の一部を流出手段３から断ち切ることをいう。本発明の凍結保存用バッグ１は、易カット性フィルム５の一部を流出手段３から剪断することによって流出口４が露出するために、流出手段内部に設けられた内部に収容された生物試料を流出することができる。

以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［実施例１］
本発明の凍結保存用バッグの一例を図１に示す。表材料１１の原料としてポリエチレンテレフタレートを、シーラント層１２の原料としてメタロセンＬＬＤＰＥを用いてドライラミネートにより積層することによって、易カット性フィルム５を製造した（以下、ＰＥＴ／メタロセンＬＬＤＰＥ積層フィルムと称す）。そして、凍結保存用バッグ１の流出手段３に、易カット性フィルム５をヒートシールすることによって、流出手段３の流出口４を被装し、本発明の凍結保存用バッグを製造した。易カット性フィルム５の厚みは５２μｍ（表材料１２μｍ、シーラント層４０μｍ）とした。

［実施例２］
易カット性フィルム５におけるＰＥＴ／メタロセンＬＬＤＰＥ積層フィルムの厚さを７２μｍ（表材料１２μｍ、シーラント層６０μｍ）とした以外は、実施例１と同様の方法により凍結保存用バッグを製造した。

［実施例３］
易カット性フィルム５を、ＰＥＴ／メタロセンＬＬＤＰＥ積層フィルムの代わりに、厚さ４０μｍのメタロセンＬＬＤＰＥ製のフィルムとした以外は、実施例１と同様の方法により凍結保存用バッグを製造した。

［実施例４］
易カット性フィルム５を、ＰＥＴ／メタロセンＬＬＤＰＥ積層フィルムの代わりに、厚さ６０μｍのメタロセンＬＬＤＰＥ製のフィルムとした以外は、実施例１と同様の方法により凍結保存用バッグを製造した。

［比較例１］
易カット性フィルム５の代わりに、超高分子量ポリエチレン製のフィルム（５０μｍ）を被装し、凍結保存用バッグを製造した。

［比較例２］
超高分子量ポリエチレン製のフィルムの代わりに、無添加低密度ポリエチレン製のフィルム（５０μｍ）を被装し、凍結保存用バッグを製造した。

［実験例１］
実施例１〜４および比較例１並びに２において作製された凍結保存用バッグ１を、−１９６℃の液体窒素の中に漬けた（工程a）。当該工程aにおいて易カット性フィルム５がひび割れていないか確認した。その後、凍結保存された凍結保存用バッグ１を湯浴に漬け解凍した（工程b）。さらに、当該工程bにおいて易カット性フィルム５がひび割れていないか確認した。そして、当該凍結保存用バッグ１の流出手段３に設けられた易カット性フィルム５を、成人男性の手によって流出手段３に対して垂直方向に剪断した。その実験結果を表１に示す。

（工程a）易カット性フィルム５のひび割れについて
表１において、○とはひび割れていない場合、×とはひび割れている場合をさす。本実験においてひび割れとは、液体窒素の温度に耐えられないことによって、易カット性フィルム５に穴があくことが目視で確認できるものである。
（工程b）易カット性フィルム５の剪断について
表１において、○とは剪断できた場合、×とは剪断できなかった場合をさす。本実験において剪断とは、成人男性が手でまっすぐに切れることである。本実験における剪断には、易カット性フィルム５が伸縮または膨張したり、剪断した時に短い糸状のひげが残ることは含まれないものとする。

本発明の実施形態の凍結保存用バッグ１を示す平面図である。 図１の凍結保存用バッグ１に備えられた流出手段３および易カット性フィルム５のＡ−Ａ断面図である。 従来の実施形態の凍結保存用バッグ１を示す平面図である。

符号の説明

１ 凍結保存用バッグ
２ 凍結保存用バッグ本体
３ 流出手段
４ 流出口
５ 易カット性フィルム
６ 流入手段
７ 懸垂口
１１ 表材料
１２ シーラント層

Claims (6)

1. 凍結保存用バッグ本体内部の生物試料を流出する流出手段と、
   前記流出手段の流出口を被装する易カット性フィルムと、
   凍結保存用バッグ本体内部へ生物試料を流入する流入手段とを備えた凍結保存用バッグであって、
   前記易カット性フィルムが耐寒性を有し、
   前記易カット性フィルムがメタロセン触媒によって合成されたメタロセン線状低密度ポリエチレンであり、
   前記易カット性フィルムが表材料およびシーラント層の組み合わせでなり、
   前記表材料の原料がポリエステルであることを特徴とする凍結保存用バッグ。
2. 前記表材料が易カット性を有するポリマーであって、
   前記シーラント層が耐寒性を有するポリマーであり、
   前記シーラント層が前記メタロセン触媒によって合成されたメタロセン線状低密度ポリエチレンであることを特徴とする請求項１記載の凍結保存用バッグ。
3. 前記ポリエステルがポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートおよびポリブチレンナフタレートであることを特徴とする請求項２に記載の凍結保存用バッグ。
4. 前記易カット性フィルムの厚みが３０μｍ〜３５０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の凍結保存用バッグ。
5. 凍結保存用バッグ用いて生物試料を凍結保存する方法であって、
   前記凍結保存用バッグが、
   凍結保存用バッグ本体内部の生物試料を流出する流出手段と、
   前記流出手段の流出口を被装する易カット性フィルムと
   凍結保存用バッグ本体内部へ生物試料を流入する流入手段とを備えており、
   前記易カット性フィルムが耐寒性を有し、
   前記易カット性フィルムがメタロセン触媒によって合成されたメタロセン線状低密度ポリエチレンであり、
   前記易カット性フィルムが表材料およびシーラント層の組み合わせでなり、
   前記表材料の原料がポリエステルである凍結保存用バッグであり、
   前記方法は、
   （１）前記生物試料を前記凍結保存用バッグ本体内部に前記流入手段を用いて収容する工程；
   （２）凍結保存する工程；
   （３）解凍後、易カット性フィルムを剪断する工程
   を含む生物試料を凍結保存する方法。
6. 前記凍結保存する工程が、液体窒素の環境下で保存する工程であることを特徴とする請求項５に記載の生物試料を凍結保存する方法。

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