JPH06167431A - 凍結保存装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、急速な加熱・冷却を行ない細胞の
損傷を防ぐと共に、長期の高品質の保存を行なう装置を
提供することを目的とする。 【構成】 保存ユニット２２８は凍結保存部２内で熱伝
導率の大きな熱交換部２６を冷却板２２６に接し冷却さ
れている。凍結保存時は、注入ノズル１２１を導入部２
５に挿入し、試料を注入し熱交換部２６で急速に冷却し
保存部２７に移送する。解凍時は保存ユニット２２８を
解凍部２３に移し、両端に注入ノズル１２１と吸入ノズ
ル３２１を挿入し、加熱手段２３９により解凍し、注入
ノズルｌ２１から液体を注入して解凍試料を洗い流し吸
入ノズル３２１から容器５２に回収する。 【効果】 本発明によれば、隔離された区画ごとに試料
の冷凍解凍を行なうので、試料の出し入れによる温度上
昇や汚染が、アクセスした区画以外に及ばない。また、
試料の熱が熱伝導率の大きな熱交換部を通して奪われる
ので注入された試料を熱交換部で急速に冷却できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、細胞を含む液状試料の
凍結保存に関連し、特に急速な冷却・加熱を行い、長期
の保存を行なう装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、血球や各種の細胞の凍結保存は、
細胞を含む溶液にグリセリンなどの凍害防御剤を添加し
数℃〜数百℃／ｍｉｎの冷却速度で緩速凍結し−８０℃
以下で凍結保存する方法がよく用いられている。しかし
ながら、凍害保護剤の添加操作や解凍した後の凍害保護
剤の除去操作が煩雑で操作に数時間を要する。これらの
方法以外に凍害防御剤を用いず細胞を急速に凍結する超
急速凍結法があるが１００００℃／ｓ以上の冷却速度を
実現しないと細胞の内外に氷の結晶が生じ細胞が破壊さ
れる。超急速凍結法は主に電子顕微鏡で生物試料を観察
するときの前処理として採用されている。この方法には
衝突法、投入法、スプレー法の３種がある。衝突法は低
温の金属ブロックに試料を打ち付け急速に凍結させる方
法で、この場合、氷晶を生じさせないためには試料の厚
さが１００μｍ以下である必要があり装置の大きさの制
限のため一度に凍結できる試料の量は非常に少なくな
る。投入法は、液体窒素や液体エタン等の冷媒に固体状
又は液状の試料を投入し冷却する方法であるが、液状試
料の場合、液体を数十μｍに微粒化したうえに投入速度
を数ｍ乃至数百ｍ／ｓとする必要があるため、細胞に損
傷を生じる恐れがある。また、スプレー法は固定した試
料に冷媒を吹き付ける方法であるので、飛散しやすい液
状試料の冷却には適していない。

【０００３】また、試料の保存時には液体窒素容器やフ
リーザ内に多数の試料を混在して保存するため、試料の
貯蔵、搬出時に外気が流入し庫内の温度が上昇し保存状
態が悪くなる。また、試料間の汚染や人手による取り扱
いのための汚染の危険性が生じる。

【０００４】以上に関連する文献としては、冷凍，Ｖｏ
ｌ．５７，Ｎｏ．６５６，ｐｐ５６０−５６７、Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，Ｖｏｌ．１４
０，Ｐｔ１，ｐｐ１７−４０などがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決し、細胞を含む溶液の試料を凍結する
にあたり細胞の損傷を防ぐと共に連続的に急速に試料を
凍結し、凍結した試料を混在することなく個別に長期保
存する装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の解決手段は、長手方向に伸びる孔により互
いに連通された注入口及び吸入口を有する保存ユニット
と、前記保存ユニットに液状試料を注入する注入機構を
配置した注入部と、冷凍された少なくとも一つの区画か
らなり、前記区画内に前記保存ユニットを保持する凍結
保存部と、前記保存ユニットから試料を吸入する吸入機
構を配置した吸入部とからなり、注入部と吸入部を凍結
保存部を挟んで対向したものである。

【０００７】また、注入機構および吸入機構を凍結保存
部に対して移動する機構を備えたものである。

【０００８】また、保存ユニットの注入部側を熱伝導率
の低い部材とするとともに、一部に熱伝導率の大きな部
材からなる熱交換部を設け、注入部及び吸入部に連通す
る孔を形成した冷却板を凍結保存部の区画内に設け、前
記冷却板に前記熱交換部を接触するものである。

【０００９】また、凍結保存部内に低温の冷却板を設
け、注入機構にその先端と前記冷却板を相互に連結する
連結手段を設け、前記冷却板と注入機構の連結部分に前
記冷却板を貫通する孔を設け、冷却板の吸入部側に冷却
板と相互に連結する連結手段を有し、前記冷却板を貫通
する孔と通ずる孔を有した保存部を設けたものである。

【００１０】また、凍結保存部内に注入部側と吸入部側
を結ぶ孔を有する低温の冷却板を設け、前記冷却板の吸
入部側に、前記冷却板を貫通する孔と通ずる孔を有し、
前記冷却板と相互に連結する連結手段を有する保存部を
設け、注入機構先端のノズルに熱伝導率の大きな熱交換
部を設け、前記冷却板の孔に前記熱交換部を挿入接触可
能としものである。

【００１１】また、注入機構及び吸入機構の先端と保存
ユニットの端部に相互に連結する連結手段を設けたもの
である。

【００１２】また、吸入機構の先端と保存部の吸入部側
の端部に相互に連結する連結手段を設けたものである。

【００１３】また、保存ユニットの熱交換部の吸入部側
に保存部を設け、保存部と熱交換部に、互いに着脱可能
な連結手段を設けたものである。

【００１４】また、冷却板内部に冷媒を流通する孔を設
けたものである。

【００１５】また、凍結保存部の吸入部側に冷媒を貯溜
する冷媒槽を設け、かつ冷却板に突起を設け、冷却板の
突起を冷媒に浸したものである。

【００１６】また、凍結保存部の区画内の保存ユニット
と冷媒を分離する隔壁を設けたものである。

【００１７】

【作用】注入機構先端のノズルを凍結保存部の区画内に
装着した保存ユニットの注入口に挿入し、試料を注入す
ることにより、試料を急速に冷凍し、保存ユニット内に
凍結保存する。

【００１８】また、注入機構および吸入機構を凍結保存
部に対して移動する機構を備え、注入機構および吸入機
構が複数の区画内の保存ユニットにアクセスする。

【００１９】また、保存ユニットの注入部側を熱伝導率
の低い部材とするとともに、一部に熱伝導率の大きな部
材からなる熱交換部を設け、注入部及び吸入部に連通す
る孔を形成した冷却板を凍結保存部の区画内に設け、前
記冷却板に前記熱交換部を接触すし、注入口より注入し
た試料を熱交換部内の孔で急速に冷却する。

【００２０】また、凍結保存部内に低温の冷却板を設
け、注入機構にその先端と冷却板を相互に連結する連結
手段を設け、冷却板と注入部の連結部分に冷却板を貫通
する孔を設け、冷却板の吸入部側に冷却板と相互に連結
する連結手段を有し冷却板を貫通する孔と通ずる孔を有
した保存部を設け、注入部へ試料を注入することで試料
を急速に冷却する。

【００２１】また、凍結保存部内に注入部側と吸入部側
を結ぶ孔を有する低温の冷却板を設け、前記冷却板の吸
入部側に、前記冷却板を貫通する孔と通ずる孔を有し、
前記冷却板と相互に連結する連結手段を有する保存部を
設け、注入機構先端のノズルに熱伝導率の大きな熱交換
部を設け、前記冷却板の孔に前記熱交換部を挿入接触可
能とし、注入部から試料を注入し熱交換部で試料を急速
に冷却する。

【００２２】また、注入部および吸入部の先端と保存ユ
ニットの端部に相互に連結する連結手段を設け注入部ま
たは吸入部を連結し、保存ユニットを凍結保存部から出
し入れする。

【００２３】また、熱交換部の吸入部側に保存部を設
け、保存部と熱交換部が分離可能として、保存部のみを
凍結保存部から出し入れする。

【００２４】また、冷却板内部に冷媒を流通する孔を設
け、冷媒により冷却板を冷却する。

【００２５】また、吸入部側に冷媒を貯溜する冷媒槽を
設け、かつ冷却板に突起を設け、冷却板の突起を冷媒に
浸し、冷却板を冷却する。

【００２６】

【実施例】図１に本発明の一実施例を示す。本装置は注
入部１と凍結保存部２、吸入部３より構成される。注入
部１と吸入部３は同様の構成であり注入部１と吸入部３
は凍結保存部２を挟んで対面している。注入部１と吸入
部３はロボットハンドや移動ステージなどの移動機構
（図示しない）上に設置した注入機構１１、吸入機構３
１および操作機構１３、３３より構成される。

【００２７】注入機構１１は、微動ステージ１１１と微
動ステージ１１１上の注入ノズル１２１と、これに連結
した三方弁１２２と三方弁１２２により注入ノズル１２
１と連結するシリンジポンプなどの流体の吸引吐出可能
なポンプ１２３と外部ポンプ１２４からなる流路系と、
ベアリング１１４を介して微動ステージ１１１上に固定
された例えば円筒状の連結手段又は連結部１１５と連結
部１１５内を貫通した注入ノズル１２１を連結部１１５
内で支持するベアリング１１６よりなる（図１では連結
手段又は連結部１１５の部分は注入ノズル１２１の中心
軸を通る断面で示している）。連結部１１５は、ベアリ
ング１１４、１１６により微動ステージ１１１と注入ノ
ズル１２１に連結しているため注入ノズル１２１の中心
軸周りに回転可能となっている。連結部１１５は三方弁
１２２側で歯車などの動力伝達手段１１７を介してモー
タ１１８により回転駆動される。また、連結部１１５の
先端にはネジなどの連結手段１１９が存在する。

【００２８】操作機構１３は注入機構１１と同様に、微
動ステージ１３１と微動ステージ１３１にベアリング１
３４を介して固定した棒状の連結部１３５と連結部１３
５を回転駆動するための歯車などの動力伝達手段１３７
とモータ１３８よりなる。連結部１３５の先端にはネジ
やボルト、六角穴などの連結手段１３９が存在する。

【００２９】注入機構１１または吸入機構３１と操作機
構１３、３３は注入部１、吸入部３にそれぞれ存在す
る。

【００３０】凍結保存部２は制御部２１と冷凍部２２、
解凍部２３より構成されている。

【００３１】制御部２１は注入機構１１および吸入機構
３１のステージ、モータ、ポンプ類の駆動制御と冷凍部
２２、解凍部２３の内部の温度制御を行なう。

【００３２】図１では、紙面を水平面として冷凍部２
２、解凍部２３の水平断面を示しており、図２で示す各
垂直断面の直線Ｄで示す断面に対応する（図２のＡ、
Ｂ、Ｃ断面は図１の直線Ａ、Ｂ、Ｃに垂直な面に対応す
る）。

【００３３】冷凍部２２は、注入部１と吸入部３に対向
した側面に設けた一対の外蓋２２１を有するケース２２
２内に断熱部材２２３により互いに隔てられ、一対の外
蓋２２１により両端を密閉された単数または複数の区画
２２４を有する。外蓋２２１の外側には操作機構１３、
３３の連結手段１３９、３３９と連結可能な連結手段２
２９が存在する。また、外蓋２２１はケース２２２に、
ネジなどの連結手段２９９で固定されている。区画２２
４は冷却板２２６により注入部１側と吸入部３側に分か
れている。冷却板２２６は、制御部２１内の冷凍機（図
示しない）より発し、配管２２５内を流れる冷媒により
冷却される。区画２２４の注入部１側と吸入部３側は冷
却板２２６を貫通する孔２２７によりつながっている。
区画２２４内には試料を凍結保存する保存ユニット２２
８が装着される。また、断熱部材２２３、２３３内には
図２のＢ、Ｃ断面に示すように冷凍部２１や解凍部２
３、保存ユニット２２８内の温度センサ（図示しない）
からの信号やヒータなどの加熱手段（図示しない）に電
流を供給する温度制御用の配線２４１、２４２が存在し
制御部に連結している。

【００３４】解凍部２３は冷凍部２２と同様に一対の外
蓋２３１を有するケース２３２内の断熱部材２３３に囲
まれ一対の外蓋２３１により両端を密閉された区画２３
４を有する。区画２３４はヒータなどの加熱手段（図示
しない）を有する加熱板２３６により注入部１側と吸入
部３側に分かれ加熱板２３６を貫通する孔２３７により
連結している。ここで、解凍部２３内の孔２３７と冷凍
部２２の孔２２７は同形状である。また、吸入部３側に
はマイクロ波や赤外線などを放射する加熱手段２３９が
設置されている。試料解凍時には区画２３４に保存ユニ
ット２２８が装着される。

【００３５】本実施例によれば、隔離された区画ごとに
試料の冷凍解凍を行なうので、試料間の相互汚染がな
く、また、試料の保守管理が容易である。また、試料の
出し入れによる温度上昇や汚染が少なく他の試料への影
響が少ない。

【００３６】次に、図３に保存ユニット２２８の断面構
造の例を示す。保存ユニット２２８は注入側の導入部２
５と導入部２５に連結した熱交換部２６さらに熱交換部
２６に連結した保存部２７からなる。導入部２５及び保
存部２７は熱伝導率の低い樹脂製とし、熱交換部２６は
熱伝導率の高い金属製とすることが好ましい。導入部２
５の注入部１側の先端部分にはネジなどの連結手段２５
９が存在し注入機構１１の連結部１１５の先端の連結手
段１１９と連結可能になっている。流路２５１は導入部
２５を貫通しており、注入部１側の接合部２５２で注入
ノズル１２１の先端面１２５に圧接する。

【００３７】また、熱交換部２６の外形は冷凍部２２お
よび解凍部２３の孔２２７、２３７の形状に対応し、保
存ユニット２２８を冷凍部２２または解凍部２３に挿入
した場合に孔２２７、２３７に密着する。保存部２７に
は、孔２７１が貫通しており、吸入部３側先端には導入
部２５と同様の連結手段２７９が存在し、吸入部３側の
ノズルと注入部１側のノズルと同様の手段で結合する。
また、保存部２７では解凍時以外は内蓋２９により吸入
部３側先端が密閉されている。熱交換部２６と導入部２
５、保存部２７とのそれぞれの接続部２６９、２６８は
ネジや接着剤などにより結合する。導入部２５の流路２
５１と保存部２７の孔２７１は熱交換部２６を貫通する
孔２６１により接続している。また、熱交換部２６と導
入部２５、保存部２７の接続部付近には温度センサやヒ
ータなどの温度制御用の要素を配置する。さらに、熱交
換部の材料は、銅やアルミニュームやシリコンなどの熱
伝導率の大きな物質を用い、導入部２５は樹脂やステン
レスなどの比較的熱伝導率の小さな材料を用いる。本実
施例によれば、冷却板２２６に熱伝導率の大きな熱交換
部２６が接触し、試料を保存ユニットに注入したときに
試料の熱が主に熱交換部２６を通して奪われるので、注
入ノズル１２１から保存ユニットの熱伝導率の小さな導
入部２５に注入された試料は、導入部２５では温度がほ
とんど低下せず、熱交換部の孔２６１で急速に冷却でき
る。

【００３８】図４に熱交換部２６付近の構造例を示す。

【００３９】図４の（ａ）の例では、導入部側の流路２
５１に近接してコイル状の金属線２５３を配置し流路内
を流れる流体を加熱する。また、流路２５１内や熱交換
部２６付近の流路２５１に面して温度センサ２５４、２
５５を設け温度センサ２５４、２５５の計測値により金
属線２５３に流れる電流を調整し金属線２５３に発生す
るジュール熱で接続部付近の流体の温度を制御する。ま
た、熱交換部２６に設けた温度センサ２６４の計測値に
より冷却板２２６内の配管２２５に流す冷媒の量を調整
する。また、保存部２７には孔２７１に沿ってコイル状
の金属線２７３が存在し保存部２７に分布する温度セン
サ（図示しない）の測定値により孔２７１内の温度を調
節する。

【００４０】本実施例によれば、熱交換部２６の直前ま
で試料の温度を高く維持し、熱交換部との温度差を大き
く取れるので、熱交換部で急速に試料を冷却できる。

【００４１】さらに、導入部２５や保存部２７を樹脂な
どの可塑性の物質を硬化させて形成する場合、先端以外
は熱交換部の孔２６１の内径よりも太い針に金属線２５
３を巻き針の先端で熱交換部２６の孔２６１を密閉した
後、可塑性の物質を針の周囲に充満し、硬化後、針を除
去することにより流路２５１を形成する。

【００４２】本実施例によれば、導入部２５を容易に作
成できる。

【００４３】図４の（ｂ）の例では、（ａ）の温度セン
サ２５５を温度センサを設けたヒータ２５６とする。

【００４４】本実施例によれば、流路中のヒータにより
試料の温度を直接測定し、直接加熱することができるの
で試料の温度管理がより正確になる。

【００４５】（ｃ）例は、導入部２５の流路２５１と熱
交換部２６の孔２６１を細管２８で接続する構成であ
る。まず、熱交換部の孔２６１の直径より小さな外形を
有する細管２８の一端を孔２６１に挿入し接着剤や半
田、ろう付け材料などの結合材２８１で固定する。ま
た、細管２８には金属線２８３を巻き付けヒータとす
る。細管２８の他端は（ａ）と同様にして針の先端を細
管２８の孔に挿入し密閉した後、可塑性物質を周囲に付
けて硬化後針を除去し流路２５１を形成してもよい。ま
た、図に示すように細管２８の外径よりも大きな内径を
有する管２８２に他端を挿入し結合材２８４により固定
してもよい。細管２８の中間部分の周囲を可塑性物質で
満たしてもよいが（ｃ）に示すように空洞２８５として
もよい。

【００４６】本実施例によれば、試料の流路を細管によ
り構成するのでドリルなどの加工では限界のある細長い
流路を構成でき、熱交換部の細管内での試料の体積当た
りの細管壁面との接触面積が大きくなるので試料を急速
に冷却できる。また、細管以外の支持部は熱伝導率が小
さいので注入ノズルを介する熱の侵入を少なくできる。

【００４７】なお、流路２５１や孔２６１は切削加工に
より作成してもよいことは言うまでもない。

【００４８】図５は試料の凍結保存時の動作例である。
図５は冷凍部２２を制御部２１側から見た断面（図１、
２のＥで示す断面）を示している。冷凍部２２は注入機
構１１、操作機構１３と移動ステージ４１からなる注入
部１と吸入機構３１、操作機構３３と移動ステージ４２
からなる吸入部３の間に位置している。図５では移動ス
テージ４１は注入機構１１と操作機構１３を搭載し図５
の紙面に対応するＸＺ方向と紙面に垂直なＹ方向に移動
可能で注入機構１１および吸入機構３１、操作機構１
３、３３を紙面に垂直な軸４１１の周りに回転する機構
を備えている。

【００４９】凍結保存は、次の手順により行なう。

【００５０】（１）外蓋の抜去 未使用の保存ユニット２２８の入っている区画２２４の
注入部１側の外蓋２２１の連結手段２２９に移動ステー
ジ４１により操作機構１３の連結手段１３９を合わせて
連結し、操作機構１３の棒状の連結部１３５をモータ１
３８（図１）により回転させ、ネジなどの連結手段２９
９により結合している外蓋２２１とケース２２２を分離
する。

【００５１】（２）試料の吸入 注入機構１１の先端の注入ノズル１２１を試料の入った
容器５１に挿入し三方弁１２２（図１）を介して注入ノ
ズル１２１と結合したポンプ１２３（図１）を駆動し試
料を注入機構１１に吸引する。

【００５２】（３）凍結 （１）で開放した区画２２４に注入機構１１の先端を挿
入し、保存ユニット２２８の回転を止め、連結部１１５
をモータ１１８（図示しない）により回転し、注入機構
１１の先端の連結手段１１９と保存ユニット２２８の連
結手段２５９を連結する。次にポンプ１２３（図１）を
駆動して保存ユニット２２８の導入部２５の流路２５１
に試料を注入する。試料は、冷却板２２６に接触し十分
冷却した熱交換部２６の孔２６１に至り急速に冷却され
凍結され、ポンプ１２３（図１）の吐出圧により孔２６
１から保存部２７の孔２７１に押し出され蓄積される。

【００５３】（４）外蓋の装着 試料注入を終了した後、連結部１１５をモータ１１８
（図１）により逆回転し、注入機構１１の先端の連結手
段１１９と保存ユニット２２８の連結手段２５９を分離
する。さらに、移動ステージ４１を駆動して注入機構１
１の先端を区画２２４から出す。次に、操作機構１３の
先端に連結した外蓋２２１を元の位置に戻しモータ１３
８（図１）を逆回転しケース２２２に固定する。試料は
所望時間保存された後、解答され使用される。

【００５４】図６に解凍時の動作を示す。まず、（１）
と同様にして外蓋２２１を除く。

【００５５】（５）保存ユニットの抜去 （３）と同様にして注入機構１１と保存ユニット２２８
を連結した後、移動ステージ４１を駆動して保存ユニッ
ト２２８を冷凍部２２から抜き出す。

【００５６】（６）解凍部への挿入と内蓋の抜去 （１）と同様にして解凍部の両側の外蓋２３１を除く。
次に、移動ステージ４１により保存ユニット２２８を解
凍部の区画２３４に挿入する。次に、内蓋２９の連結手
段２９１に吸入部３側の移動ステージ４１により吸入部
３側の操作機構３３の連結手段３３９を合わせて連結
し、操作機構３３の棒状の連結部３３５をモータ３３８
（図１）により回転させ、ネジにより連結している内蓋
２９と保存部２７を分離する。

【００５７】（７）吸入ノズルの挿入と解凍 吸入側の吸入機構３１の先端を移動ステージ４２により
吸入部３側から区画２３４に挿入し、吸入機構３１の連
結部３１５をモータ３１８（図１）により回転し、吸入
機構３１の先端の連結手段３１９と保存ユニット２２８
の保存部２７の連結手段２７９を連結する。次に、マイ
クロ波や赤外線などを発生する加熱手段２３９により保
存部２７内の凍結試料を瞬時に解凍する。さらに、加熱
板を内蔵するヒータにより加熱し熱交換部の温度を試料
に適した温度まで加熱する。さらに、注入部１側の三方
弁１２２を外部ポンプ１２４側に切替えて、外部ポンプ
１２４と注入ノズル１２１を結合して外部ポンプ１２４
を駆動し、試料に適した組成と温度の液体１２６を注入
機構１１を介して保存ユニット２２８の流路２５１に注
入する。流路２５１に注入された液体１２６は熱交換部
の孔２６１を通過して保存部２７内の孔２７１にいたり
解凍済みの試料を洗い流して吸入部３側の吸入ノズル３
２１を経由して吸入機構３１の三方弁３２２を介して吸
入ノズル３２１と結合した外部ポンプ３２４により吸引
され容器５２に吐出される。

【００５８】なお、液体２６１を吸入ノズル３２１側か
ら供給し、注入ノズル１２１側で試料を回収してもよい
ことはいうまでもない。また、ポンプは注入側または吸
入側、一方のみ駆動することとしてもよい。

【００５９】本実施例によれば、マイクロ波や赤外線な
ど試料内の分子を振動させ直接加熱し解凍するので、試
料の解凍時間が短くなる。

【００６０】図７に解凍時の他の動作の例を示す。ま
ず、（１）と同様にして外蓋２２１を除き（５）と同様
にして保存ユニット２２８を抜き出す。

【００６１】（８）内蓋の抜去 外部に取り出した保存ユニット２２８を解凍部２３には
挿入せず外に露出した状態で（６）と同様にして内蓋２
９を抜き去る。

【００６２】（９）吸入ノズルの挿入 （７）と同様に吸入ノズル３２１を保存ユニット２２８
の保存部２７に結合する。

【００６３】（１０）保存部の分離と解凍 ネジなどの分離可能な手段で結合した保存部２７と熱交
換部２６を吸入機構３１、注入機構１１の連結部１１
５、３１５の回転により取り外す。次に、ポンプ３２４
を駆動して試料に適した組成と温度の液体１２６を吸入
機構３１を介して保存部２７の孔２７１に注入し保存部
２７内の凍結試料の解凍を行なうとともに容器５２に洗
い出す。

【００６４】なお、（８）で内蓋２２１を抜き去った
後、注入ノズル１２１側から液体１２６を注入し解凍を
行なうこととしてもよい。

【００６５】本実施例によれば、解凍部が不要なので、
装置構成が簡易になり装置のコストが低下する。

【００６６】図８（ａ）に本発明の他の実施例を示す。
本実施例では冷凍部２２内の区画２２４の吸入部３側の
断熱材２２３がなく共通区画となっており液体窒素など
の冷媒６が存在する。冷媒中には保存ユニット２２８の
保存部２７と冷却板２２６から延長した突起２２０が浸
っており冷媒６により冷却される。

【００６７】本実施例によれば冷凍機が不要になるので
装置の構造が簡単になる。

【００６８】図８（ｂ）に本発明の更に他の実施例を示
す。本実施例では保存ユニット２２８の吸入部３側の断
熱材２２３がなく、保存ユニット２２８の保存部２７の
周囲を囲む隔壁７が存在し、その周囲に冷媒６が存在す
る。冷媒６には冷却板２２６から延長した突起２２０が
浸っており冷却板２２６が冷却される。

【００６９】本実施例によれば冷凍機が不要になるので
装置の構造が簡単になる。また、冷媒６が隔壁により冷
却板２２６の孔２２７から分離されているので、装置の
上下を転倒したり、傾けても冷媒６が孔２２７から外に
漏れることがない。

【００７０】図９に本発明の他の実施例を示す。本実施
例では図３の例と異なり、保存ユニット２２８の導入部
２５がなく熱交換部２６が冷却板２２６と一体となって
いる。

【００７１】（ａ）の例では、注入ノズル１２１と冷却
板２２６は連結部１１５の先端外側のネジなどの連結手
段１１９と冷却板２２６のネジなどの接続部２６９を介
して連結部１１５の回転により連結し、注入ノズル１２
１の先端面１２５と冷却板２２６の接合部２５２が密着
し注入ノズル１２１内の流路と冷却板の孔２６１を連結
する。

【００７２】本実施例によれば、保存ユニットの導入部
が不要になるので装置が小形になる。

【００７３】また、（ｂ）の例は注入ノズル１２１の先
端付近に金属線２９３を巻き、ヒータとしたものであ
る。

【００７４】本実施例によれば、ヒータにより試料温度
を冷却板直前まで高く維持できるので、試料の急速な冷
却が可能になる。

【００７５】なお、（ｃ）の例の様にノズルの先端１２
５と冷却板２２６の接合部２５２の凹凸が（ａ）の例と
逆になってもよい。

【００７６】次に、凍結保存時の動作例を図１０に示
す。まず、前実施例と同様に外蓋２２１を抜き去った
後、試料の吸入を行なう。凍結は、注入機構１１の連結
手段１１９と冷却板２２６の接続部２６９を連結した
後、試料を吐出する。吐出終了後、冷却板２２６から注
入機構１１を分離し、操作機構１３により外蓋２２１を
装着する。

【００７７】次に、解凍時の動作について図１１で説明
する。まず、吸入側の操作機構３３により外蓋２２１を
抜き去る。さらに、吸入側の操作機構３３により保存ユ
ニット２２８の内蓋２９を抜き去る。次に、吸入側の吸
入機構３１により保存部２７を冷却板２２６から分離し
冷凍部２２から抜き出す。次に、解凍試料保存用の容器
５２に保存部２７の接続部２６８側を対面させ、ポンプ
３２４を駆動して試料に適した組成と温度の液体１２６
を吸入機構３１を介して保存部２７の孔２７１に注入し
保存部２７内の凍結試料の解凍を行なうとともに容器５
２に洗い出す。

【００７８】本実施例によれば解凍部が不要になるので
装置が小形になる。また、装置構成が簡単になりコスト
が低下する。また、保存部を抜いた後、解凍を行なうの
で動作時間が短縮する。

【００７９】図１２に本発明の他の実施例を示す。本実
施例では図３の例と異なり、保存ユニット２２８の導入
部２５がなく熱交換部２６が注入機構１１の注入ノズル
ｌ２１の先端部と一体になっている。また、保存部２７
は冷却板２６にネジなどの接続部２６８で結合してい
る。また、保存部２７の冷却板側の一端は内蓋２８１に
より密閉しうる構造となっている。本実施例によれば、
熱交換部と注入ノズルが一体になって動作するので、熱
交換部と注入ノズルを着脱するための機構（連結部、ベ
アリング、動力伝達手段、モータ）が不要になり構成が
簡単になるので装置のコストが低下する。

【００８０】注入ノズル１２１の先端の基本的構造を
（ｂ０）に示す。熱伝導率の大きな材質よりなる熱交換
部２６に熱伝導率の小さな材質よりなる支持部１２０を
結合し、熱交換部２６と、支持部１２０を貫通する流路
２５０を設ける。流路２５０の熱交換部２６と支持部１
２０の境界の支持部ｌ２０側に金属線２８３などにより
ヒータを構成する。また、流路２５０の熱交換部２６へ
の入口と出口付近に温度センサ２６４、２６５を設置し
流体の温度変化を計測する。

【００８１】（ｂｌ）は樹脂などの熱伝導率の小さな円
柱状の支持部１２０の中央に金属パイプなどの強度の大
きな細管２８を通し細管２８の先端部分を熱交換部２６
の孔２６１に挿入し、半田などのろう付け材料により固
定したものである。細管２８の先端部は熱交換部２６の
下端より突出させる。また、支持部１２０と熱交換部２
６の接続はネジや接着、圧入などにより行なう。

【００８２】本実施例によれば、試料の流路を細管によ
り構成するのでドリルなどの加工では限界のある細長い
流路を構成でき、熱交換部の細管内での試料の体積当た
りの細管壁面との接触面積が大きくなるので試料を急速
に冷却できる。また、細管以外の支持部は熱伝導率が小
さいので注入ノズルを介する熱の侵入を少なくできる。

【００８３】（ｂ２）は（ｂｌ）の例で熱交換部２６の
手前まで細管２８で試料を導き熱交換部２６の孔２６１
と接続したものである。本実施例によれば、細管を介さ
ずに直接、試料と熱交換部が接触するので試料を急速に
冷却できる。

【００８４】（ｂ３）は熱交換部に近接した支持部１２
０に内径拡大部を設け細管２８の周囲を空洞２８５とし
たものである。

【００８５】本実施例によれば、通常、空洞部分の熱伝
導率が支持部よりも小さくヒータから熱交換部に流れる
熱流が少なくなるので、ヒータによる細管の加熱が小電
流で可能になる。また、熱交換部の直前まで試料の温度
を高く維持できるので熱交換部での急速な冷却が可能に
なる。

【００８６】次に、図１３で実施例の装置の凍結保存時
の動作について説明する。まず、注入部１の操作機構１
３により冷凍部２２の外蓋２２１を除去する。さらに、
操作機構１３により保存部２７の内蓋２８１を除去す
る。次に、注入機構１１により試料を容器５１から吸入
し、注入ノズル１２１を冷凍部２２内に挿入し熱交換部
２６を冷却板２２６に押し付ける。次に、注入ノズル１
２１から試料を吐出する。吐出終了後、注入ノズル１２
１を抜き出し、操作機構１３により内蓋２８１、外蓋２
２１を装着する。

【００８７】次に、解凍時の動作について図１４で説明
する。まず、吸入側の操作機構３３により吸入側の外蓋
２２１を除去し、保存部に結合している内蓋２８を除去
する。次に、吸入機構３１を保存部２７に結合し保存部
２７を冷凍部２２から抜き出す。さらに、抜き出した保
存部２７の内蓋２８１を注入側の操作機構１３により取
り外す。次に、解凍試料保存用の容器５２に保存部２７
の接続部２６８側を対面させ、ポンプ３２４を駆動して
試料に適した組成と温度の液体１２６を吸入機構３１を
介して保存部２７の孔２７１に注入し保存部２７内の凍
結試料の解凍を行なうとともに容器５２に洗い出す。

【００８８】本実施例によれば保存ユニットの導入部が
不要になるので装置が小形になる。

【００８９】

【発明の効果】本発明によれば、隔離された区画ごとに
試料の冷凍解凍を行なうので、試料間の相互汚染がな
く、また、試料の保守管理が容易である。また、試料の
出し入れによる温度上昇が、アクセスした区画以外に及
ばないので、他の区画の試料への悪影響がない。また、
試料の熱が熱伝導率の大きな熱交換部を通して奪われる
ので注入された試料を熱交換部で急速に冷却できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による凍結保存装置の一実施例を示す図

【図２】図１に示す凍結保存装置の横断面図

【図３】図１に示す凍結保存装置における保存ユニット
の構造図

【図４】保存ユニットの熱交換部近傍の拡大詳細図

【図５】凍結保存装置による試料の保存時の動作を示す
図

【図６】凍結保存装置による試料の解凍時の動作を示す
図

【図７】図６と同様に解凍時の動作を示す図

【図８】本発明のよる凍結保存部の他の実施例を示す垂
直断面図

【図９】本発明による凍結保存装置の更に他の実施例を
示す図

【図１０】図９図示の凍結保存装置による凍結保存時の
動作を示す図

【図１１】図９図示の凍結保存装置による解凍時の動作
を示す図

【図１２】本発明による凍結保存装置のもうひとつの実
施例を示す図

【図１３】図１２図示の凍結保存装置による凍結保存時
の動作を示す図

【図１４】図１２図示の凍結保存装置による解凍時の動
作を示す図

【符号の説明】

１…注入部 ２…凍結保存部 ３…吸入部 １１…注入機構 ｌ３、３３…操作機構 ２１…制御部 ２２…冷凍部 ２３…解凍部 ３１…吸入機構 １１５…連結部 １２１…注入ノズル ２２１…外蓋 ２２４…区画 ２２６…冷却板 ２２７…孔 ２２８…保存ユニ
ット ２３１…外蓋 ２３４…区画 ２３６…加熱板 ２３７…孔 ２３９…加熱手段

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向に伸びる孔により互いに連通さ
   れた注入口及び吸入口を有する保存ユニットと、前記保
   存ユニットに液状試料を注入する注入機構を配置した注
   入部と、冷凍された少なくとも一つの区画からなり、前
   記区画内に前記保存ユニットを保持する凍結保存部と、
   前記保存ユニットから試料を吸入する吸入機構を配置し
   た吸入部とからなり、注入部と吸入部を凍結保存部を挟
   んで対向したことを特徴とする凍結保存装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、注入機
   構および吸入機構を凍結保存部に対して移動する機構を
   備えたことを特徴とする凍結保存装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の装置において、
   保存ユニットの注入部側を熱伝導率の低い部材とすると
   ともに、一部に熱伝導率の大きな部材からなる熱交換部
   を設け、注入部及び吸入部に連通する孔を形成した冷却
   板を凍結保存部の区画内に設け、前記冷却板に前記熱交
   換部を接触することを特徴とする凍結保存装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２に記載の装置において、
   凍結保存部内に低温の冷却板を設け、注入機構にその先
   端と前記冷却板を相互に連結する連結手段を設け、前記
   冷却板と注入機構の連結部分に前記冷却板を貫通する孔
   を設け、冷却板の吸入部側に冷却板と相互に連結する連
   結手段を有し、前記冷却板を貫通する孔と通ずる孔を有
   した保存部を設けたことを特徴とする凍結保存装置。
5. 【請求項５】 請求項１又は２に記載の装置において、
   凍結保存部内に注入部側と吸入部側を結ぶ孔を有する低
   温の冷却板を設け、前記冷却板の吸入部側に、前記冷却
   板を貫通する孔と通ずる孔を有し、前記冷却板と相互に
   連結する連結手段を有する保存部を設け、注入機構先端
   のノズルに熱伝導率の大きな熱交換部を設け、前記冷却
   板の孔に前記熱交換部を挿入接触可能としたことを特徴
   とする凍結保存装置。
6. 【請求項６】 請求項３に記載の装置において、注入機
   構及び吸入機構の先端と保存ユニットの端部に相互に連
   結する連結手段を設けたことを特徴とする凍結保存装
   置。
7. 【請求項７】 請求項４又は５に記載の装置において、
   吸入機構の先端と保存部の吸入部側の端部に相互に連結
   する連結手段を設けたことを特徴とする凍結保存装置。
8. 【請求項８】 請求項３又は６に記載の装置において、
   保存ユニットの熱交換部の吸入部側に保存部を設け、保
   存部と熱交換部に、互いに着脱可能な連結手段を設けた
   ことを特徴とする凍結保存装置。
9. 【請求項９】 請求項３乃至５のいずれかに記載の装置
   において、冷却板内部に冷媒を流通する孔を設けたこと
   を特徴とする凍結保存装置。
10. 【請求項１０】 請求項３乃至５のいずれかに記載の装
    置において、凍結保存部の吸入部側に冷媒を貯溜する冷
    媒槽を設け、かつ冷却板に突起を設け、冷却板の突起を
    冷媒に浸したことを特徴とする凍結保存装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の装置において、
    凍結保存部の区画内の保存ユニットと冷媒を分離する隔
    壁を設けたことを特徴とする凍結保存装置。