JPS58225019A - 生活細胞水溶液の解凍方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は平坦なグラスチックバッグ中で凍結された血
液等の生活細胞懸濁液又は水溶液（以下、これを凍結サ
ングルと呼ぶ）の解凍方法および装置に関する。

凍結血球および球性グロ７’　ＩＪンを経済的に侮るた
め、約５０〜５００Ｉｌのサンプルを５〜１０ｍの薄い
板状に形成したものが従来用いられている。

この薄板状のものは時間に対する均一温度変化が境界層
を除き、サンプル全体において約１０チ以内に維持し侮
る。実際上、これらの溶液はグラスチックバッグに充填
されたのち、ヒートシールされ、公知の如くプレート状
ボルダ−中で凍結される。

この凍結バッグの解凍時の温度変化の割合は凍結時と同
様に同じ程度とすることが必要である。しかし、解凍速
度は凍結速度よりも早いことが望ましい。これによって
、失透、再結晶および細胞間氷結が凍結細胞中に発生す
ることを防止することができる。従来、この薄板体中心
とアイスブロックとの間および境界層への悪影ｖ！Ｉを
与えるような温度勾配を解凍時に避けるため、振動を与
えることによりバッグ中のサンダルに強制対流を生じさ
せることがおこなわれて顛。

いる。これにより一方では溶解しつつある氷へ　　　３
．・の熱伝導が増大され、他方ではざ液の境界近傍　　
　　′の粒子の過熱を回避することができる。

従来、この棟のサンプルのＭ凍は以下のようにしておこ
なわれていた。

薄板状バッグ中に凍結させたサンプルをたとえば４０℃
の水パス中に導入し； ホルダー又は容器によって溶解しつつあるサンダルを薄
板状に維持させ； 約４　Ｈｚの周波数、長手方向約８ｃＩｎの大きさでサ
ンプルを動かすこと： 実験的に定められた所定時間ののちにこのバッグを水パ
スから除去するとと； サンダルが完全に解けたならばバッグを乾燥し、サンプ
ルを用途に供するとと； によっておこなわれていた、 この公知の解凍方法は下記の如き欠点をしかしながら有
する。

（１）　　水パス中にサンプルを浸漬して解凍する時間
はサンゾルの量に依存する。設定された平均値からサン
プル祉がはずれることは一般的であるが、そのはずれが
少量であっても解凍後のサンプルの所望温度、たとえば
４℃に対し町成り前後し、温度が高過ぎたり、低過ぎた
りすることがある。同様に、サンプル中の氷の溶解が不
十分となって、品質を著るしく損うおそれもある。

（２）サンプルの取扱いは、板状バッグ中の凍結サンプ
ルが水バスに浸漬したとき、急速に解凍が可成りの程度
まで進行するので、サンダルの配置をできるだけ早くお
こなう必要があるから熟練した者のみによってなされな
ければならない。サンプル中の液化はこの場合、正しく
固定されていないとサンプルを変形させることになる。

急速な配置は液化が始まるとすぐに、サンプル中の強制
対流を開始しなければならないうえからも重要である。

（３）解凍工程において、サンプルを板状に維持するた
め、特別のホルダー又は容器が必要となる。これによっ
て各サンダルの貯ぞうをあらかじめ適当な容器内にてお
こなう必要を生せしめ、費用の増大を招き、さらにサン
プルを低温雰囲気中に導入したのち、サンプルを容器又
はホルダー内に配置させる必要を生じさせ、取扱い上の
困難（たとえば氷結、サンノルの意図しない加熱、堆扱
い名・の手に鞘がからみつくことなど）が生じる。これ
は特に液体窒素中に貯そうする通常の方法において問題
となる。

（４）解凍後のサンプルの乾燥も労力、時間の浪費を招
く。バッグの乾燥は滅菌状態を確保するうえで欠かすこ
とができない。水分が出入口結合部に残存していると滅
菌が損われる原因となるからである。

本発明は上記の如き従来法の欠点を除去し、平坦なプラ
スチックバッグ中で凍結された水溶液（又は懸濁液を含
む）の解凍を簡単かつ安全な方法でおこなうことができ
る方法を提供するものである。

すなわち、本発明の方法は以下の如くおこなわれる。

ｆラス−ｔツクバッグ中に凍結されたサンプルを熱伝導
により電気的加熱によって解凍する。

そのため、サンプルは二つの金属板（電流によって加熱
された）間に配置される。これらの加熱板の表面温度Ｔ
ＯＨは所定のプログラム化された値、通常４０℃又はそ
れ以上に設定される。

このＴｏｎはその値で保持されるが、これは所定の許容
される平均温度から１℃以内に最大偏差がおさまるよう
、制御される。この解凍工程において、グラスチックバ
ッグの外面の温度Ｔｏｎは連続的にモニターされ、バッ
グ内部の温度Ｔｘを示唆するものとして考慮される。そ
のため、各バッグを構成するプラスチックホイルノ熱的
特性が十分に理解されていなければならない。

このＴＩとＴ’ｏｉｔとの間の温度差はそれぞれの熱移
動の法則に基づいて計算することができる。

この温度差は通常５℃程である。バッグの表面温度Ｔｏ
ｍは予め設定され、加熱工程の終了測定のために用いら
れる。Ｔｏｌｌが所定値に達すると、直モに加熱板がサ
ンプルから離される。さらに、強制対流が解凍工程の間
に与えられる。すなわち、システム全体゛′加熱プレー
ト／凍結サンプル”に強制対流に対応する運動が与えら
れる。

部分的に解凍したサンプル中の６氷−・液体”相境界で
の熱伝導係数を増カンさせるため、液流を生じさせるよ
うな方法で特別の運動が加えられる。この運動はたとえ
ば氷前面にほぼ平行な運動である。この目的のため、“
凍結サンプル−加熱板”システムがたとえば、楕円状に
動かされる。この運動周期はたとえば１〜１０回／秒で
、曲率変化は５−２０ｃＴｎである。

この方法は品質向上、再現性向上を図るうえで効果的で
ある。又、これは取扱い上安全な、解凍サンプル内の所
定温度に対する要求を満す１、　　　　ものでちゃ、又
、これは凍結サンプルの正確な質量に左右されない。

以下その取扱い方について説明する。

凍結サンプル１を収容するグラスチックバッグ（第１．
５．６図）をヒータープレート２ａ１２ｂの間に配置さ
せる。これによって回路を光バリアによって閉鎖し、又
は位置決めモータ３（サーボモーｐｓ）をビニオン４お
よびラック５を介して駆動させヒータープレートを一諸
に動かす。このヒータープレートはグラスチックバッグ
上に、スプリング５ｂの上方向への付勢力により押圧さ
れる。このラックおよびヒータープレートはラック端部
のジ、インド５ａにょシ互いに係合されている。このジ
、インドはヒータープレートの凍結サンプルへの接触面
の調整を可能にする。なお、このサンダルは正確には面
平行になっていない。この回り継ぎ平型のモーター６は
円形ベースおよびコネクチングロッド７および遊星ギア
７ｂ１中心ギア７ａを介して保持袋＠　Ｊ　４　ｉ駆動
させ、これによって溶融開始時に凍結サンプル中に強制
対流を生じさせる。なお、保持装置１４はペースプレー
ト１５との関連において、移動される。同時に、ヒータ
ーグレートが所定温度ＴｏＨに加熱される。

このプロセスにおいて、ヒータープレートの温度Ｔｏｎ
　１ホイルバツグ外側の凍結サンプルの温度Ｔｏｎおよ
び氷の溶融の進行がヒーターグレート２ｔ＊、２ｂ中の
長さダーツとの関連で機械的グローブを介して感熱グロ
ーブ９ｍ、９ｂ。

１０ｍ、１０ｂおよび機械的１０−プ１１ａ。

７Ｊｂによりモニターされる。この感熱部材は銅コンス
タンタンー熱市対からなっている。

銅シート１６（第２図）、ＴＯＨを測定するためのセン
サー２０は半田付けされている。ＴＯＢを測る場合、表
面グローブ２１がヒータープレートラ介してゾラヌチッ
クバッグ上に延出している。このグローブはスプリング
を以って設定されており、測点上に押圧され、これによ
り、歪をできるだけ小さくしてＴＯＢの測定を可能にし
ている。機械的に動作されるトレーサ２２もスゲリング
を介して設定され、凍結サンプル中に配置され、溶融が
進むにつれ、液化耐液となった中によシ深く喰い込むよ
うになっている。

氷がもはや存在しないときけ、このトレーサは凍結サン
プル中にいっばいに延出し、音響的および光学的信号を
発生させ１．溶融が終了したことを指示する。これによ
り解凍プロセスが終了する。凍結サンプルの温度指示を
与える所定温度Ｔｏｎが達せられたとき、モーター３に
よるサンゾルの引き上げが開始される。そして、ヒータ
ープレートを互いに離間し、同時に凍結サンダルが、上
昇するところのバスケット２３により下方ヒータープレ
ートから上方へ引き離される。

これにより、ヒータープレートのスイッチが切れたのち
バッグへの加熱作用が防止される。回り継ぎ手形のモー
ターはついで電源が切られ、サンプルはのちの使用に供
せられる。

局部的過熱を防止するため、ヒータープレートは下記の
如くして構成される（第２，３図参照）。

熱伝導シート１８（たとえば薄銅コンダクタ−グリッド
と同一タイプの物質、又はステンレスワイヤーのグリッ
ドの如く高抵抗の物質からなるもの）を熱的および電気
的に絶縁したグラスチックシート１９（たとえはフェノ
ール積層゛、。

シートの如き材′Ｉ＃＋勢−ｂなるもの）に固定する。

　　　１．１熱伝導シート１８の上方に薄い電気絶縁シ
ート１７（エポキシ樹脂、その他の熱伝導の十分な材料
からなるもの）が設置されている。凍結サンゾルへの接
触は銅シート１６で形成されている。この銅シート１６
の筒熱伝導性により、好ましくない局部的温度上昇のお
それなく熱移の局部的差異の衡平化が図られている。

機械的部材と制御システムとの間の調整プロセスは第４
図の７０−チャートに示す通シである。

本発明に係わる凍結溶液の解凍方法の利点は下記の通り
である。

１、　加熱制御および解凍終了制御の点において、サン
プル質量のプロセスの独立性が図られている。

２、　サンゾル温度およびこの温度に達したときの解凍
プロセスの終了を予め選択できること。

多くの場合、正確なサンゾル温度はその後の使用におけ
る品質の良否全決定する要因となる。

たとえは、人血の濃縮物の場合に影響が太きい。

３、　特定された強制対流をサンゾル中に生ぜしめ、サ
ンプル内の温度分布が都合良く均一とな９、好ましくな
い失透又は再結晶および細胞膜損傷を防止することがで
きる。

４、　費用、時間の節減、安全性確保が可能となる。な
ぜならば、解凍時において板状形状に保つためのサンダ
ルの特別の容器を必要としない。

５、　凍結溶液を収容するバッグをＭ凍装置内に短時間
内に導入でき、これによって、導入時において、大気と
接触することによる不特定の解凍をもたらす時間を減少
させ、品質損傷を防止することができる。

６、　熟練した技術者によらなくとも解凍処理が可能と
なシム材不足の問題を解決し得る。

７、　サンプル温度、ヒーターグレート温度の制御、記
録による特定された解凍プロセスの自動化である。

８、　サンダルの乾燥の必要性を省き、細菌汚染を最小
限に抑えることができる。

上記の如き利点を有するため、この解凍方法は特に敏感
な生体細胞濃縮液および血漿又は血清からの冷却沈澱製
造の場合に適している。たとえば質１１１５０ｇの凍結
骨髄細胞濃縮物は上記方法により一１９６℃から＋４℃
に６０秒間で温度上昇させることができ、その場合の外
部熱移動係数は２００〜６００Ｗ／ｇｍＫ１加熱電力４
　ｋＷであった。同様の方法はヒト白血球、血小板およ
び赤血球に適用することができる。

従来の水パスによる解凍法は所望の品質のものを得るた
めには限られた場合にしか適用できない。本発明の方法
は適用範囲、品質維持の双方を考慮してなるもので、塵
性グロブリンの提供および全血から摩り出された分離細
胞部分の１＃絹物の貯ぞう、投与の重要性に鑑み、その
意義は太きい。

冷凍温度により生体細胞の水懸濁液の長期保存は医学界
において今日確立されている。この場合、手術、事故等
において使用されるための赤血球の保存のほか、最近開
発された供血者への再輸血のだめの血液の貯ぞうなどの
場合にも重要な意味を有する。したがって、ｌｌＩ瘍治
療は骨髄細胞、リンパ球、末梢幹細胞の再輸液によって
著るしく改善されることになる。凍結細胞の品質を十分
に保持できるならば、血小板（栓球）の冷凍ユニットへ
の需要も太きくなる。

この冷凍貯そうの最も経済的に重要な分野は血漿から得
られる練性グロブリン製造のための水溶液、懸濁液の冷
凍である。これは免疫療法および予防処理に必要な血漿
−たんばく部分の経済的供給に向けられる。

凍結細胞濃縮物および塵性グロブリンの適用に際しての
基本的な基準は凍結プロセスの最終段階における品質の
如何にある。最近、生活細胞および′＃ｔＪＲグロブリ
ンの最大収量を達成するための条件が良く知られるよう
になった。すなわち、そのうち、特に重要なことは（ａ
）、冷却速度、（ｂ）解凍速度である。その他、サンプ
ルへの溶液の添加、冷凍時におけるサンダルの行動に影
響す冷寒保膿剤の添加、細胞又はグロブリン　　　　゛
の濃度も最も重要な条件となる。しかし、サンプルの本
来の品質維持についての決定的要因は上記（ａ）　、　
（ｂｌにある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる解凍装置の斜視図、第２図は加
熱制御手段の断面図、第３図は第２図のものの平面図、
第４図は本発明の詳細な説明するブロック図、第５図は
本発明に係わる解凍装置の断面図、第６図は第５図の側
面の断面図である。 １・・・サンプル、２ｍ、２ｂ・・・ヒーターグレート
、３・・・モータ、４・・・ビニオン、５・・・ラック
、７・・・コネクチングロッド、７ａ・・・中心ギア、
７ｂ・・・遊星ギア、９ａ、９ｂ・・・感熱グローブ、
ＪＯａ、１０ｂ・・−感熱グローブ、７１　ａ　、Ｉｌ
ｂ・・・機械的グローブ、１６・・・銅シート、１８・
・・熱伝Ｇ’Ｓシート、１９・・・グラスチックシート
、２゜・・・センサー、２）・・・表面グローブ、２３
・・・バスケラ　ト。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦１、事件の表
示 特願昭５７−１（１３１１９号 ２、発明の名称 生活細胞水溶液の解凍）ｌθＪおよび装置１「３、補正
をする者 事件との関係　特許用願人 ヘルｌ＼ホルッーインステイッート・フユア・ビオメゾ
−ｒツイニシェ・テヒニク ４、代理人 昭和５７年９月２８日 ６、補正の刻象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］）　　（ａ）　％凍結生活細胞水溶液を収容するグ
   ラスチックバッグを一対の移動自在なヒーターグレート
   間に配置し、ついで、該ヒーターグレートラ互いに接近
   するように押圧して上記凍結水溶液を所定温度に加熱し
   、 （ｂ）、該ヒータープレートの加熱と同時に該ヒーター
   グレートを旋回運動させ、これにより、溶解しつつある
   上記凍結水溶液の対流を生じさせ熱移ｌｌ１Ｉを促進さ
   せ、 （Ｃ）、この解凍した上記水溶液を収容するグラスチッ
   クバッグを上記ヒータープレートの間から取り出すこと
   を特徴とする生活細胞水溶液の解凍方法。 （２）互いに離間自在に設けられ、その間に凍結生活細
   胞溶液を収容するグラスチックバッグを挿入し得るよう
   にした一対のヒータール−ト（２ａ　ｖ　２　ｂ　）と
   ；該プレートをプログラム的に加熱制御する手段と；該
   プレートを支持するとともに、固定ベースプレート、（
   Ｊ　ｓ　）上で口］動自在に設けられた保持手段（１４
   ）と；該プレートラ楕円形状に旋回させる手段と；を具
   備してなる生活細胞水溶液の解凍装置。 （３）上記加熱制御する手段が該ヒータール−　）　（
   ２ａ　、　２　ｂ　）の表面温度およびグラスチックバ
   ッグ（１）の外面温度をモニターする器具にｔｏ、２１
   ．ｚ２）である特許請求の範囲第２項記載の装置。 （４）プラスチックバッグの表面温度をモニターするた
   めヒーターグレート（２ｍ）を貫通して延出し、プラス
   チックバッグ（１）上に押圧されたスジリング付き表面
   フローツから上記加熱制御手段が構成されている％許請
   求の範囲第３項記載の装置。 （５）凍結水溶液が完全に解凍したとき、信号を発生す
   るように上記フローツが構成されている％許謂氷の範囲
   第３項記載の装置。 （６）上記一対のヒーターグレートが、グラスチックバ
   ッグが所定温度に達したとき、互いに離間し、該バッグ
   を下方のヒーターグレート（２ｂ）から取出せるように
   構成されている特許請求の範囲第３項記載の装置。 （７）　　ヒーターグレートが熱的、電気的に絶縁性の
   グラスチックシート（１９）を有し、これが熱伝導性シ
   ート（ｚ８）に固定され、この熱伝導性シート（１８）
   に第１に電気絶縁性薄肉シー？（７７）、第２に銅シー
   ト（１６）が固定されている特ｉｆｆ請求の範囲第３項
   記載の装置。