JP6754082B2

JP6754082B2 - 冷凍保存方法

Info

Publication number: JP6754082B2
Application number: JP2018044067A
Authority: JP
Inventors: 兼都相田
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2020-09-09
Anticipated expiration: 2038-03-12
Also published as: JP2019158206A

Description

本発明は、低温媒体が供給される容器本体と、前記容器本体への低温媒体の供給を開閉制御する給液弁と、前記容器本体の上方開口部を介して保存対象をハンドリングするハンドリング装置とを有し、前記容器本体へのハンドリング装置の入出による温度変化を抑制する冷凍保存方法に関するものである。

従来、医学、化学、生化学、生体学、製薬、食品などの基礎研究あるいは応用研究においては、大量の生体サンプル、臨床サンプル、化学合成物などの試料や生成物を保管している。
例えば、創薬研究プロセスにおいても、生体活性等を調査するため、多種多様な検査、実験が行われているが、これらを極低温の安定した環境のもとで保管することが要請されている。
そのため、容器に低温媒体として液体窒素を供給し、容器底部の液相領域に貯留した液体窒素により極低温（一般に、約−１５０℃以下）に保持された、液相領域上の気相領域において保存物を凍結保存するように構成された気相式の冷凍保存システムが公知である（特許文献１等参照。）。

特許文献１で公知の冷凍保存システム（気相式凍結保存容器）は、気相領域の温度を検出する温度センサーと液相領域の液位を検出する液位センサーとを設け、液体窒素供給管路から液相領域に導いた給液管路に、温度センサーによる検出気相温度および液位センサーによる検出液位に基づいて開閉制御される給液弁を設け、検出気相温度が設定気相温度を超え且つ検出液位が設定上限液位に達していない場合に、給液弁を開制御して液体窒素の供給により液相領域をバブリングし、その後、検出液位が設定上限液位に達した時点で給液弁を閉制御するようにして、容器内の気相温度の温度を極低温に維持管理している。

特許第４２５６８０３号公報

このような、特許文献１で公知の冷凍保存システム（気相式凍結保存容器）では、容器内の温度が上昇しない限り液体窒素が供給されないため、保存対象の入出庫等のためにハンドリング装置を挿入した場合、ハンドリング装置の熱容量が大きく容器内の気相の温度が急激に上昇する虞があり、気相温度の高い状態が長く続く虞があった。

本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、容器内の気相温度の温度を極低温に維持できるとともに、ハンドリング装置を挿入した場合の容器内の気相温度の上昇を抑え、気相温度の高い状態を少なくすることが可能な冷凍保存方法を提供するものである。

本発明に係る冷凍保存方法は、低温媒体が供給されるように構成された容器本体と、前記容器本体への低温媒体の供給を開閉制御する給液弁と、前記容器本体の上方開口部を介して保存対象をハンドリングするハンドリング装置と、前記上方開口部を開閉可能なシャッターと、前記シャッターの開閉を制御するシャッター制御部とを有し、前記容器本体へのハンドリング装置の入出による温度変化を抑制する冷凍保存方法であって、
前記ハンドリング装置を制御するハンドリング制御部が、前記シャッター制御部の制御指令を受けて前記ハンドリング装置を制御するとともに、前記容器本体内の気相の温度が設定温度に対して余裕がある場合は前記ハンドリング装置が前記上方開口部に向かって下降開始した時に前記給液弁を開放し、前記容器本体内の気相の温度が設定温度に対して余裕がない場合は、前記シャッター制御部からの動作開始が伝達されると直ちに前記給液弁を開放することにより、前記課題を解決するものである。

本請求項１に係る冷凍保存方法によれば、ハンドリング制御部がシャッター制御部の制御指令を受けて前記ハンドリング装置を制御するとともに、ハンドリング装置が上方開口部に向かって下降開始した時、または、シャッター制御部からの動作開始が伝達された時に前記給液弁を開放することにより、保存対象の入出庫等のためのハンドリング装置を挿入に伴って容器内の気相の温度が急激に上昇することを抑制し、気相温度の高い状態が長く続く状態となることを防止できる。

また、給液弁の制御を、実際のハンドリング装置の制御と異なる最適なタイミングに設定することが可能となり、気相の温度が急激に上昇することをより効果的に抑制することが可能となる。

本発明の第１実施形態である冷凍保存システムの説明図。

本発明の一実施形態である冷凍保存方法が採用される冷凍保存システムは、図１に簡略的に示すように、底部に貯留した液体窒素により極低温に保持されるように構成され、上面の上方開口部１０３にシャッター１０２を有した容器本体１０１と、容器本体１０１の内部に設けられ、気相領域の温度を検出する温度センサー１２０と、上方開口部１０３を介して保存対象をハンドリングするハンドリング装置１３０と、容器本体１０１に液体窒素を供給する供給管路１１０と、供給管路１１０に設けられ、液体窒素の供給を開閉制御する給液弁１１１とを有している。

容器本体１０１底部には液体窒素が供給されて液相領域上の気相領域が極低温（一般に、約−１５０℃以下）に保持され、気相領域に、生体サンプル、臨床サンプル、化学合成物などの保存対象が収容されて凍結保存される。
また、シャッター１０２は、駆動装置（図示せず）により開閉制御可能であり、また、ハンドリング装置１３０はハンドリングロボット等（図示せず）で構成され、シャッター１０２が開状態の時に保存物の自動入出庫が可能なように構成されている。

冷凍保存システム１００は、少なくとも温度センサー１２０、ハンドリング装置１３０を制御するハンドリング制御部（図示せず）からの信号が入力され、給液弁１１１の開閉、シャッター１０２の開閉を制御可能なシャッター制御部（図示せず）を有している。

以上のように構成された冷凍保存システム１００における、制御のフローについて説明する。
まず、ハンドリング制御部に保存対象の入庫あるいは出庫の指令が入力されると、ハンドリング制御部からシャッター制御部に対し動作開始が伝達され、シャッター制御部はシャッター１０２を開放する。
ハンドリング制御部は、温度センサー１２０で検出した容器本体１０１内の気相の温度が設定温度に対して余裕がある場合は、ハンドリング装置１３０が上方開口部１０３に向かって下降開始した時に給液弁１１１を開放して液体窒素を容器本体１０１内に供給する。
温度センサー１２０で検出した容器本体１０１内の気相の温度が設定温度に対して余裕がない場合は、動作開始が伝達されると直ちに給液弁１１１を開放して液体窒素を容器本体１０１内に供給する。

ハンドリング制御部は、給液弁１１１を開放した後、所定時間経過すると給液弁１１１を閉塞する。
この時の所定時間は、給液弁１１１を開放する直前に、温度センサー１２０で検出した容器本体１０１内の気相温度等の条件を基に、シャッター制御部において最適な値を算出して設定される。
また、ハンドリング制御部は、温度センサー１２０による容器本体１０１内の気相温度の検出を継続して行い、容器本体１０１内の気相温度が、設定温度より著しく下回った時には、前述の所定時間にかかわらず直ちに給液弁１１１を閉塞する。

なお、ハンドリング制御部による給液弁１１１を開放タイミングは、シャッター１０２が開放を開始した時、上方開口部１０３が完全に開放された時、ハンドリング装置１３０が上方開口部１０３から内部に入った時等の他のタイミングを基準としてもよく、容器本体１０１内の気相の温度に応じて、２つ以上のタイミングを切り替えるようにしてもよい。
また、ハンドリング制御部による給液弁１１１を閉塞タイミングは、ハンドリング装置１３０が上方開口部１０３から外部に出た時、シャッター１０２が上方開口部１０３を閉塞した時等に設定されてもよい。

さらに、温度センサー１２０で検出した容器本体１０１内の気相の温度を用いて、ハンドリング装置１３０やシャッター１０２の動作とは独立して給液弁１１１の開閉を制御する温度管理制御を組み合わせてもよく、公知の液位センサー等を用いて、容器本体１０１内の液面管理制御を組み合わせてもよい。
また、複数の制御部、制御機構は、物理的には１つの装置であっても複数の装置に分散されていてもよい。
また、その配置や物理的な形状はいかなるものであってもよく、研究設備、試験設備、製造設備等の冷凍保存システムが利用される設備における他の制御手段、管理手段等がその機能を有するものであってもよい。

１００・・・冷凍保存システム
１０１・・・容器本体
１０２・・・シャッター
１０３・・・上方開口部
１１０・・・供給管路
１１１・・・給液弁
１２０・・・温度センサー
１３０・・・ハンドリング装置

Claims

低温媒体が供給されるように構成された容器本体と、前記容器本体への低温媒体の供給を開閉制御する給液弁と、前記容器本体の上方開口部を介して保存対象をハンドリングするハンドリング装置と、前記上方開口部を開閉可能なシャッターと、前記シャッターの開閉を制御するシャッター制御部とを有し、前記容器本体へのハンドリング装置の入出による温度変化を抑制する冷凍保存方法であって、
前記ハンドリング装置を制御するハンドリング制御部が、前記シャッター制御部の制御指令を受けて前記ハンドリング装置を制御するとともに、前記容器本体内の気相の温度が設定温度に対して余裕がある場合は前記ハンドリング装置が前記上方開口部に向かって下降開始した時に前記給液弁を開放し、前記容器本体内の気相の温度が設定温度に対して余裕がない場合は、前記シャッター制御部からの動作開始が伝達されると直ちに前記給液弁を開放することを特徴とする冷凍保存方法。