JP6243194B2

JP6243194B2 - 凍結保存装置

Info

Publication number: JP6243194B2
Application number: JP2013229288A
Authority: JP
Inventors: 周樹青田; 守藤田; 滋弘吉村; 明夏福田
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2033-11-05
Also published as: JP2015089396A

Description

本発明は、凍結保存装置に関し、詳しくは、動物の精子、受精卵、生殖細胞のような生体試料などを凍結保存するために用いる凍結保存装置に関する。

動物の精子、受精卵、生殖細胞などの生体試料をクライオバイアルやアンプルなどの凍結保存用密封容器内に封入して凍結保存するための機器として、複数の凍結保存用密封容器を保持した状態の多数のケーン（クライオケーン）を、鞘管を介して液体窒素で冷却した凍結保存容器内に収納する凍結保存装置が知られている。また、この凍結保存装置には、凍結保存用密封容器を凍結保存容器内に自動的に出し入れする自動入出庫装置が設けられている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１０−９４３５９号公報

しかし、従来の凍結保存装置は、凍結保存容器の寸法に対して凍結保存用密封容器の収納数が少なく、自動入出庫装置を含めると、凍結保存用密封容器の１個あたりの装置価格が高価なものとなっていた。

そこで本発明は、一つの凍結保存容器における凍結保存用密封容器の収納数を多くでき、自動入出庫装置を含めた凍結保存用密封容器の１個あたりの装置価格を低減することができる凍結保存装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の凍結保存装置は、ケーンに保持された凍結保存用密封容器内に封入した試料を凍結保存するための凍結保存装置において、軸線を鉛直方向に向けて配置した円筒形状の凍結保存容器と、該凍結保存容器の軸線を中心として凍結保存容器内で回転可能に設けられた回転部材と、該回転部材の周方向に並べて配置された複数のケーン支持枠と、前記ケーン支持枠にそれぞれ設けられた複数のケーン支持部材と、前記回転部材を回転させる駆動手段と、前記凍結保存容器の天板部に設けられた開口部から前記ケーン支持部材に支持されたケーンの一つを出し入れするケーン入出庫手段とを備えていることを特徴としている。

さらに、本発明の凍結保存装置は、前記ケーン入出庫手段が前記凍結保存容器の半径方向に移動する水平方向移動手段と、該水平方向移動手段に設けられた鉛直方向移動手段と、該鉛直方向移動手段の下端部に設けられて前記ケーンの上端部を把持するケーン把持手段とを備えていること、前記ケーンが前記ケーン入出庫手段で出し入れされる際に、該ケーンに保持した凍結保存用密封容器の正面が凍結保存容器の半径方向外側を向く状態で前記ケーン支持部材に支持されていることを特徴としている。

また、前記開口部が一つの前記ケーン支持枠を出し入れ可能な大きさに形成されていること、前記開口部が断熱性を有する蓋部材によって開閉可能に覆われていること、前記蓋部材が前記凍結保存容器内の圧力を調節するガス抜き部を有していること、前記蓋部材が前記開口部の形状に対応した形状を有する蓋本体と、該蓋本体の一部に形成されたケーン出し入れ用スリットを、ケーン入出庫手段の作動状態に応じて開閉する入出庫部開閉部材とを有していることを特徴としている。

さらに、前記ケーン入出庫手段が前記凍結保存容器の上部に着脱可能に設けられていること、前記開口部を含む前記ケーン入出庫手段の周囲が前記凍結保存容器の上部に着脱可能に設けられた気密性を有するケースにて覆われていること、前記ケースが該ケース内のガスを導出するガス導出部を備えていることを特徴としている。

本発明の凍結保存装置によれば、一つの凍結保存容器内に複数のケーン支持枠を設けるとともに、該ケーン支持枠に複数のケーン支持部材を設け、ケーン支持枠を回転部材によって回転させることができるようにしているので、直径が大きな凍結保存容器を用いて従来より多数のケーンを一つの凍結保存容器内に収納することができる。また、ケーンの出し入れは、ケーン支持枠の回転位置を、対象となるケーンがケーン入出庫手段の位置に合うように回転部材を回転させればよく、ケーン入出庫手段の動作を簡略化することができる。したがって、一つの凍結保存容器における凍結保存用密封容器の収納数を多くでき、自動入出庫装置を含めた凍結保存用密封容器の１個あたりの装置価格を低減することができる。

本発明の凍結保存装置の一形態例を示す断面側面概略図である。同じく要部の断面平面図である。同じく要部の断面側面概略図である。同じくケーン支持枠の斜視図である。同じく開口部を覆う蓋部材の底面図である。同じく蓋部材の断面正面図である。蓋部材における入出庫部開閉部材とケーン支持枠との位置関係の説明図である。

本形態例に示す凍結保存装置は、軸線を鉛直方向に向けて配置した円筒形状の凍結保存容器１１と、該凍結保存容器１１の軸線を中心として凍結保存容器１１内で回転可能に設けられた回転部材１２と、該回転部材１２に支持された複数のケーン支持枠１３，１３と、該ケーン支持枠１３，１３にそれぞれ設けられたケーン支持部材となる複数の鞘管１４，１４と、回転部材１２を回転させる駆動手段１５と、凍結保存容器１１の天板部１１ａに設けられた開口部１１ｂから前記鞘管１４に支持されたケーン１６を出し入れするケーン入出庫手段１７と、開口部１１ｂを開閉可能に覆う蓋部材１８とを備えている。

凍結保存容器１１は、真空断熱構造を有する断熱容器であって、容器底部外周には移動用の複数のキャスタ１１ｃが設けられており、内部には、あらかじめ設定された量の液体窒素が貯留されている。開口部１１ｂは円形の開口であって、開口部１１ｂの直径は、凍結保存容器１１の半径に近い寸法に設定され、天板部１１ａの中心部と外周部との間に開口するように配置されている。

回転部材１２は、凍結保存容器１１の天板部１１ａの中央を貫通する回転軸１２ａと、該回転軸１２ａの下端に固着された円盤状の下部回転部材１２ｂと、回転軸１２ａの下半部と下部回転部材１２ｂの上面とを連結する補強部材を兼ねた４枚の仕切板１２ｃとを備えており、下部回転部材１２ｂには、ケーン支持枠１３の載置位置に対応した開口１２ｄが設けられている。天板部１１ａの上部に突出した回転軸１２ａは、前記駆動手段１５の出力軸１５ａに連結されており、駆動手段１５には、センサなどを利用して回転部材１２の回転角度を制御できる回転角度制御機能を有するものが用いられている。

ケーン支持枠１３は、回転部材１２の各仕切板１２ｃ間に２個ずつ、回転部材１２の全体で８個のケーン支持枠１３を周方向に並べて配置できるように、平面視が、中心角４５度の扇形に形成されるもので、それぞれ板状部材からなる内周側縦部材２１，外周側縦部材２２，下部横部材２３及び上部横部材２４を枠組みした構造を有している。また、下部横部材２３及び上部横部材２４における外周側の両角部１３ａを斜めに切除することにより、前記開口部１１ｂからケーン支持枠１３を出し入れできる形状としている。

さらに、内周側縦部材２１及び外周側縦部材２２には、凍結保存容器１１内の低温窒素ガスを鞘管１４の周囲に流通させるための複数の通気口２１ａ，２２ａがそれぞれ設けられており、下部横部材２３及び上部横部材２４には、前記鞘管１４を支持するための複数の支持孔２３ａ，２４ａが鉛直方向にそれぞれ対応させた状態で設けられている。鞘管１４は、上下の支持孔２３ａ，２４ａを貫通した状態で支持されており、鞘管１４の下端部は、下部回転部材１２ｂの前記開口１２ｄを通って凍結保存容器１１の底部に貯留された液体窒素中に浸漬されている。

回転部材１２へのケーン支持枠１３の設置は任意の手段で行うことができ、例えば、内周側縦部材２１と回転軸１２ａとに適宜な係合手段を設けて係合させてもよく、下部横部材２３に脚部を設けて下部回転部材１２ｂ上に載置してもよい。さらに、適宜な箇所をネジ止めして固定することができる。また、２個のケーン支持枠１３を仕切板１２ｃ，１２ｃ間に設置することにより、回転部材１２とケーン支持枠１３とを一体的に回転させることができる。

蓋部材１８は、開口部１１ｂの開口形状に対応した形状に形成された断熱材からなる蓋本体１８ａと、該蓋本体１８ａの上に設けられた開口部１１ｂの開口より大きく形成された上板１８ｂと、蓋本体１８ａ及び上板１８ｂの一部をスリット状に切除したケーン出し入れ用スリット１８ｃと、該ケーン出し入れ用スリット１８ｃをケーン入出庫手段１７の作動状態に応じて開閉する断熱材からなる入出庫部開閉部材１８ｄとを備えるとともに、凍結保存容器１１内で液体窒素が蒸発して内圧が上昇したときに、凍結保存容器１１内から窒素ガスを排出して凍結保存容器１１内の圧力を調節するガス抜き部１８ｅを有している。

ケーン出し入れ用スリット１８ｃは、ケーン支持枠１３の最内周から最外周にわたって設けられている鞘管１４の上方を開口できるように、蓋本体１８ａ及び上板１８ｂにおける凍結保存容器１１の半径方向に形成されており、一つのケーン１６を出し入れする際には、ケーン出し入れ用スリット１８ｃの下方に、前記ケーン１６を支持した鞘管１４が位置するように、駆動手段１５が回転部材１２を回転させる。

また、各ケーン１６は、全体が凍結保存容器１１内に収納された状態になっており、上端部には、ケーン入出庫手段１７でケーン１６を把持するための把持用突起部１６ａが設けられ、中間部長手方向には、アンプルやクライオバイアルなどの凍結保存用密封容器（図示せず）を保持するための容器把持部１６ｂが上下多段に設けられている。また、各ケーン１６は、ケーン支持枠１３における鞘管１４の位置に関係なく、容器把持部１６ｂで把持した凍結保存用密封容器の正面が、凍結保存容器１１の半径方向外周側を向くようにして各鞘管１４内に挿入され、ケーン入出庫手段１７でケーン１６を出し入れする際に、凍結保存用密封容器に付したラベルなどが常に正面を向くようにしている。

ケーン入出庫手段１７は、前記凍結保存容器１１の半径方向、すなわち、開口部１１ｂの直径方向で、前記ケーン出し入れ用スリット１８ｃの上方を水平方向に移動する水平方向移動手段３１と、該水平方向移動手段３１に設けられた鉛直方向移動手段３２と、該鉛直方向移動手段３２の下端部に設けられて前記ケーン１６の把持用突起部１６ａを把持するケーン把持手段３３とを備えている。

ケーン入出庫手段１７によってあらかじめ設定されたケーン１６を出し入れする際には、該当するケーン１６がケーン出し入れ用スリット１８ｃの下方に位置するように回転部材１２を回転させ、蓋部材１８の入出庫部開閉部材１８ｄを外してケーン出し入れ用スリット１８ｃを開口させた後、水平方向移動手段３１によって鉛直方向移動手段３２を所定位置に移動させ、次いで鉛直方向移動手段３２によってケーン把持手段３３を昇降させるとともに、ケーン把持手段３３を作動させることによって行うことができる。

凍結保存容器１１の上には、開口部１１ｂを含むケーン入出庫手段１７の周囲を気密に覆い、ケーン１６を出し入れする際にケーン出し入れ用スリット１８ｃから流出した窒素ガスや、ガス抜き部１８ｅから流出した窒素ガスが室内に拡散することを防止するためのケース３４が設けられている。このケース３４には、ケース３４内の窒素ガスを、排気ダクトなどを介して屋外に導出するためのガス排出部３４ａが設けられている。

このようにケーン１６を、凍結保存容器１１内の回転部材１２に収納するように形成した凍結保存装置において、開口部１１ｂの直径を、前記特許文献１に記載された従来の凍結保存容器の開口部の直径と同じに設定した場合、例えば、手が届く範囲として開口部１１ｂの直径を５０ｃｍ程度に設定した場合、凍結保存容器１１の直径は２倍程度、設置面積は４倍程度になるものの、回転部材１２に配置した８個のケーン支持枠１３により、ケーン１６を従来の８倍近く収納することが可能となる。

また、ケーン入出庫手段１７は、前記特許文献１に記載された凍結保存装置では、凍結保存容器の開口部の全体にケーン把持手段を移動させる必要があるため、ケーン把持手段を、平面視において水平面で直交するＸ軸−Ｙ軸方向に移動可能に形成するとともに、鉛直方向（Ｚ軸方向）にも移動可能に形成する必要があることから、構造が複雑になり、制御も面倒になるが、本形態例に示す凍結保存装置では、Ｙ軸方向については回転部材１２の回転によって位置を調整することができるので、ケーン把持手段を水平方向のＸ軸方向（凍結保存容器の半径方向）と鉛直方向のＺ軸方向に移動可能とするだけでよく、ケーン入出庫手段１７の構造の簡略化が図れるとともに、容易に制御することができる。したがって、ケーン入出庫手段の製作コストの低減だけでなく、制御手段の簡略化によるコストの低減、保守コストの低減などを図ることができる。

さらに、従来の凍結保存装置では、凍結保存用密封容器の入出庫を行う際に、開口部の全体を開口させる必要があったのに対し、本形態例に示す凍結保存装置では、ケーン１６を把持したケーン把持手段３３が通過可能な幅寸法のケーン出し入れ用スリット１８ｃを開口させればよいため、凍結保存容器内からの低温窒素ガスの放出を抑えることができ、これによって液体窒素の蒸発量も少なくなるので、液体窒素の消費量を低減することができる。

また、凍結保存容器内への外気の侵入も抑制することができるので、従来のように鞘管の上部に断熱体を設ける必要がなくなり、凍結保存容器の高さを低くすることが可能となり、逆に高さを低くすることなく鞘管を長くして長いケーンを使用することにより、凍結保存用密封容器の収納量を更に増加させることができる。

なお、凍結保存容器には、貯留する液体窒素の量を、あらかじめ設定された量に調節するための液体窒素量調整手段が従来と同様に設けられており、ケーン入出庫手段には、凍結保存用密封容器の識別手段や、ケーンに対する凍結保存用密封容器の着脱手段が設けられている。また、凍結保存容器の天板部には、ケーン出し入れ用スリットが設けられていればよく、開口部全体が開閉するものであってもよい。

１１…凍結保存容器、１１ａ…天板部、１１ｂ…開口部、１１ｃ…キャスタ、１２…回転部材、１２ａ…回転軸、１２ｂ…下部回転部材、１２ｃ…仕切板、１２ｄ…開口、１３…ケーン支持枠、１３ａ…角部、１４…鞘管、１５…駆動手段、１５ａ…出力軸、１６…ケーン、１６ａ…把持用突起部、１６ｂ…容器把持部、１７…ケーン入出庫手段、１８…蓋部材、１８ａ…蓋本体、１８ｂ…上板、１８ｃ…ケーン出し入れ用スリット、１８ｄ…入出庫部開閉部材、１８ｅ…ガス抜き部、２１…内周側縦部材、２１ａ…通気口、２２…外周側縦部材、２２ａ…通気口、２３…下部横部材、２３ａ…支持孔、２４…上部横部材、２４ａ…支持孔、３１…水平方向移動手段、３２…鉛直方向移動手段、３３…ケーン把持手段、３４…ケース、３４ａ…ガス排出部

Claims

ケーンに保持された凍結保存用密封容器内に封入した試料を凍結保存するための凍結保存装置において、軸線を鉛直方向に向けて配置した円筒形状の凍結保存容器と、該凍結保存容器の軸線を中心として凍結保存容器内で回転可能に設けられた回転部材と、該回転部材の周方向に並べて配置された複数のケーン支持枠と、前記ケーン支持枠にそれぞれ設けられた複数のケーン支持部材と、前記回転部材を回転させる駆動手段と、前記凍結保存容器の天板部に設けられた開口部から前記ケーン支持部材に支持されたケーンの一つを出し入れするケーン入出庫手段とを備えていることを特徴とする凍結保存装置。
前記ケーン入出庫手段は、前記凍結保存容器の半径方向に移動する水平方向移動手段と、該水平方向移動手段に設けられた鉛直方向移動手段と、該鉛直方向移動手段の下端部に設けられて前記ケーンの上端部を把持するケーン把持手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載の凍結保存装置。
前記ケーンは、前記ケーン入出庫手段で出し入れされる際に、該ケーンに保持した凍結保存用密封容器の正面が凍結保存容器の半径方向外側を向く状態で前記ケーン支持部材に支持されていることを特徴とする請求項１又は２記載の凍結保存装置。
前記開口部は、一つの前記ケーン支持枠を出し入れ可能な大きさに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１項記載の凍結保存装置。
前記開口部は、断熱性を有する蓋部材によって開閉可能に覆われていることを特徴とする請求項４記載の凍結保存装置。
前記蓋部材は、前記凍結保存容器内の圧力を調節するガス抜き部を有していることを特徴とする請求項５記載の凍結保存装置。
前記蓋部材は、前記開口部の形状に対応した形状を有する蓋本体と、該蓋本体の一部に形成されたケーン出し入れ用スリットを、ケーン入出庫手段の作動状態に応じて開閉する入出庫部開閉部材とを有していることを特徴とする請求項５又は６記載の凍結保存装置。
前記ケーン入出庫手段は、前記凍結保存容器の上部に着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の凍結保存装置。
前記開口部を含む前記ケーン入出庫手段の周囲は、前記凍結保存容器の上部に着脱可能に設けられた気密性を有するケースにて覆われていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の凍結保存装置。
前記ケースは、該ケース内のガスを導出するガス導出部を備えていることを特徴とする請求項９記載の凍結保存装置。