JPS63263078A - 粘性液の連続凍結装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、低沸点液比ガスを用いて粘性液を連続的に凍
結する際、練液から滴を形成し、液体窒素から成る浴で
凍結してペレットにする粘性液の連続凍結装置に関する
。

従来の技術 液体は、プラスチック材料から成る袋または瓶で凍結し
、場合によっては真空部課することによって保存するこ
とができる。有機成分を含有する質化し易い液体の場合
には、凍結を可及的に迅速かつ均一に、つまり−］御的
に行い、冷却損失を回避しなければならない。これは、
特に有機成分が生細胞、例えば細菌懸濁液である場合に
該当する。この場合凍結が制御されないと、細胞壁およ
び細胞組織が激しい氷結晶の形成によって破壊される可
能性がある。

このような細菌懸濁液は、例えば水９５％および生細菌
５％から成る。このような細菌細胞の生存率は、非制御
的凍結の場合には、許容できないほど低くなってしまう
ことがある。しかしまた、他の有機成分、例えば蛋白質
溶液、ビタミン溶液および注射用血清を含有する液体も
、非制御的凍結によって損われうる。このような液体を
保存のために凍結するための信頼できる方法は、凍結を
低那点液化ガス、一般には窒素を用いて行う点に不買が
ある。液体璧素を冷媒として用いると、例えば袋または
アンプル中に存在する液体は隠めて迅速に冷却されうる
ので、例えば大きな氷結晶形成の時間はない。しかしそ
れにも拘らずこのような液体試料を外部から内部へと凍
結する若干の時間は必安でめって、そのために不可避的
な冷却損失および液体中心部の成分の濃縮が起る。

英国考許第１３７６９７２号明細薔から、このような液
体、つまり粘性液（ＦｌｕｅＳ日１ｇｅｉ）の極めて保
護的な凍結を許す装置が公知である。このような装置に
よって、粘性液から滴が形成さ低 れ、［４点液化ガスから成る浴中を導通され、同浴から
凍結ペレットの形で取出される。この作業はさらに液体
と冷媒との１１］の直接的熱交換によって補助される、
それというのも冷媒と被凍結液との間の隔壁が省略され
ているからである。さらに、滴の球形によって均一な凍
結にとって最適な、液体の表面／容積比が得ら汎る。

滴は嬬動ポンゾを用いて、被凍結液を満した管が周期的
に圧縮されることによって製造される。

これによって液滴は管から押出され、ノズルによって冷
却浴中に導入される。

このような滴製造法は費用がかかる。嬬動ポンプは、比
較的複雑で、連ｄ的監視を要する故障し易い機械である
。同ポンプは冷媒浴の直ぐ近くに配置されているので、
ノズルが氷結する危険が生じる。同様に特定のペレット
直径に対して高い要求を行うと、諸困娠が惹起する、そ
れというのも公知装置ではある程度等しい直径を有する
ペレットしか製造することができないからである。しか
し変化し易い液体の凍結の制御にとっては、均一の大き
さの滴およびペレットが前提条件である、それというの
もこのような均一の大きさの場合のみ同一の、従って制
御された凍結条件を実現することができるからである。

また公知装置は、押出量を介して滴の大きさを変化させ
る限定された手段しか提供しない。しかし異なる粘性を
有する種々の液体を凍結してペレットを形成させようと
する場合、特定の液体には特定のペレット大きさを指定
するのが望ましいことが多い。

発明が解決しようとする問題点 本発明の基礎には、粘性液をＩｆｉｌｌ岬的に凍結して
凍結ぺＶットを製造する装置において、はぼ同じ直径を
有するペレットを製造することを許し、ペレットの大き
さを変化させることができ、単純で、がんじょうな、十
分に保全不安の前記装置を創作するという課題がある。

問題点を解決するだめの手段 前記課題は、冒頭記載の公知装置から出発して、本発明
により浴の上部に配置された被凍結液を収容するための
容器を有していて、同容器の底部が孔を有する相互に移
動可能の２個の滴下板から構成されていることによって
解決された。

本発明の有利な実施態様は次のとおりでりる：１）下部
滴下板の孔の浴面に対向する縁は部分１．７　＃ｔ（Ａ
ｂｒｉｓｓｋａｎｔｅ）として形成されている。

２）前記容器中の液体高さを一定に保つだめの手段が設
けられている。

６）同容器を包囲していて、液体温度を一定に保つため
のストリップヒータ（Ｈθ１ｚｂａｎｄ　）が設けられ
ている。

被凍結液が粘性でなげればならないという条件は、同液
から限定された大きさの滴を製造することができるとい
うことのみを意味する。つまり本発明による装置にとっ
ては、憾めで大きい粘性範囲を有する液体が適当であり
、単に極めて低粘性の液体は不適当である。滴が冷媒浴
中に落下する際、球形をとる時間を十分に有することが
重要である。また他面では、滴は例えば液体窒素から成
る浴中に過反に高い速度で浸入してはならない、そｄと
いうのもそのような速度の場合には滴の球形が損われる
からである。

従って液体の環筒凍結にとっては、滴の大きさに の地唄、液体窒素浴中への滴の落下行程、つまり落下高
さが決定的である。その都度最適な落下高さは単純な試
験によってそれぞれの液体に関して容易に確定すること
ができる。

制御的最適凍結の他の重要な基準は液体冷媒浴中での滞
留時間である。この滞留時間は浴中を移動する公知のコ
ンベヤベルトによって闇単に調節することができる。コ
ンベヤベルトは凍結されてペレットを形成する９間を運
搬するための連行片を肩する。

次に図面による実施例により本発明を評述する。

第１図に図示しだ装置の主要部分は、滴下装置ｔ１、凍
結装置２、注入装置３、冷凍庫４および真空乾燥装置５
から構成されている。滴下装置１中には被凍結液が存在
している。前記液は凍結装置２中に存在する、液体窒素
から成る浴６中に滴下される。コンベヤベルトγは調節
可能の回転速度をもって浴６中を移動する。導管８によ
って液体窒素が凍結装置２中に入り、蒸発された窒素を
補償する。蒸発された霊素は送風機１０によって凍結装
置２からパイプ９を通って取出され、中間貯蔵室として
働く冷凍庫４を例えば−６０°ＣｔＤ過当な温度で保つ
のに役立つ。参照数字の付いていない矢によって流動方
向および移動過程を示しである。

本発明による滴下装置１から液体窒素浴６中に滴下され
る液体は、同浴で凍結してペレットとなり、所定の滞留
時ｒＥｆＪ後にコンベヤベルト７によって浴６から送出
される。ペレットはホッパー１１および１２を通って注
入装置３中に落下し、そこでペレットはシャーレに注入
サレる。

ペレットの入ったシャーレは中間貯蔵のために冷凍庫４
に入る。シャーレはそこから真空乾燥装置５に入り、同
装置から完成製品が取出されうる。

もちろん、ホッパー１２から落下するペレットを直接袋
に詰め、例えば−４０℃の冷凍貯蔵庫で保管してもよい
。

第２図は凍結装置２の若干拡大した図である。

全凍結装置２は、冷却損失を少なくするために断熱部材
１３によって包囲されている。また滴下装置１も断熱部
材１４を有していて、被凍結液を可及的に一定の温度に
保つことができる。

一点破線の円１５で示した詳部は第６図に拡大した斜視
図で図示しである。

第６図は、液体望素浴６がその中に存在しているトラフ
１６の一部を示す。連行片１１１１を有するコンベヤベ
ルト１γはこの浴６中を通り抜げる。液体窒素の界面１
９は連行片１８よりも高い。連行片１８副には凍結すべ
きペレット２０が存在していて、−４０１Ｅのペレット
中心部温度に凍結される。

液体窒素浴６の上部に滴下装置１が存在している。滴下
装置１は主として、被凍結液２２がその中に存在する容
器２１から構成されている。

容器２１の底部は虐下板２３および２４がら成る。滴下
板２３．２４には孔２５が投げられていて、滴下板、特
に下部滴下板２３の移動によって程度の差こそあれ覆わ
れうる。これによって、連続滴が特定されるように、被
凍結液２２の流動速度を調節する可変絞り位置が形成さ
れる。好ましくは滴下板２３．２４は交換可能であって
、それによって被凍結液２２の粘性および所望の滴の大
きさに応じて、褌々の大きさの孔２５を有する滴下板を
使用することができる。

第４図は、１１１ｉ！ｉｌの孔２５を有する滴下板２３
および２４の部分を拡大した斜視図である。下部滴下板
２３の孔２５の、浴に対向した縁は滴分離縁（Ａｂｒｉ
ｓθｋａｎｔｅ）として形成されている。

この両分ＡＩ縁は、孔２５０周りにくぼみを切削するこ
とによって形成されるリング面である。

被凍結液の粘度に応じてとのリング面を大きくしたり、
小さくしたりする。

さらに第６図には、ｔｍ２６が一足の大きさを保証する
別の装置も図示しである。すなわち近接スイッチ２８が
液体２２の液面を一定痛さに保ち、それに応じて導管２
９による液体供給を電」御する。これによって液体２２
の圧力を孔２５の前では一定にしておくことができる。

また近接スイッチ２８の代りにこのために常用さｎる他
の手段を用いてもよい。さらに容器２１はストリップヒ
ータ３０によっても包囲されている。同ストリップヒー
タ３０によって液体２２の温度は一定に保たれる。これ
は里安でめる、それというのも液体の粘性は温度に者し
く依存しており、さらに同粘性は關２６の粘性にも決定
的であるからである。これによって開時に孔２５の氷結
が回避される。

従って本発明により装置を用いると所与の液体によって
、一定の再現可能な大きさの滴が形成されうる。次に凍
結ｎＷＪのためには、球形の滴が室床浴中に浸入しかつ
窒素浴中での滞留時間が正確に設定されることが必要で
あるにすざない。滞留時間はコンベヤベルト１１の回転
速度によってのみ決まる。運行片１８は、すべての滴が
遅滞なく液体窒素中に浸入した後所定の時間の間浴６中
を移動されるよりに工夫されている。同時に滴は所望の
滴中心部温度で凍結してペレットになる。毬めて均一な
凍結を可能にする球形を獲得するためには、鞠２６の格
下高さを、その都度の液体に応じて適合させなげればな
らない。粘性の大きい液体はより尚い落下行程を要する
、セルというのもこのような散体は球形を収るのが遅い
からである。最も有利な格下高さは、僅かの実験によっ
て迅速に見出すことができる、それというのもペレット
の形状が、落下高さが最適であるかどうかの情報を即座
に与えるからである。

本発明による装置は、剃形成の調節および再現な奸す粘
性を有するすべての液体に関して適当である。すなわち
固体分８〜１６ｎｋ％を含有する細菌−濁液は凍結に成
功した。このような細菌憇濁液はＬ）−００１〜１２．
５　ＨＢ　／’ｍ２の粘度および０−０５〜０．０８　
Ｎｓ　／　ｍの衣ＩＩＩＩＴ張力を有していた。被凍結
細菌懸濁液の粘性に応じて、棟々の大きさの孔を有する
滴下板を使用した。

最小孔直径は０．７電でメリ、最大孔直径は２ｆｉであ
った。また窒素浴に対向する滴下板の厚さも形成筒の大
きさに若干の影響を及ぼす。しかし、その都度の滴下高
さ、つまり下部調下板から窒素浴の液面までの距離が者
しく大きい影響力を有する。すなわちその都度の個々の
場合に関して５０〜１２０　ｍＬｖ４ｋｒｍ下簡さが確
認された。このようにして得られた球状ペレットの直径
は２〜５遺罵でのった。もちろんこの場合特定の細菌懸
濁液には、それぞれ特定の孔直往、特定の滴下高さおよ
び特定の球直径が対比−すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、不発明による凍結滴下装置の全体を示す略示
肯丁面図、＃、２図は第１図による装置の仏大断ｍ１図
、第６図は第２図で示した１Ｊ−１部分の拡大斜視図、
第４図は綱下俄の拡大斜視図である： ２１・・・容器、２２・・・被凍結液（粘性ｇ）、２、
（，２４・・・滴下板、２５・・・孔、２６・・・滴、
２７・・・量分′ａ縁、３０・・・ストリップヒータ占
ネ一 ２２・・・被凍結液（粘性液）　　　３０・・・ス）　
ｌ）ノブヒータ２３．２４・・・滴下板 ２５・・・孔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、低沸点液化ガスを用いて粘性液（２２）を連続的に
   凍結する場合、該液から滴（２６）を形成し、液体窒素
   から成る浴で凍結してペレットにする粘性液の連続凍結
   装置において、浴の上部に配置された、被凍結液（２２
   ）を収容するための容器（２１）を有していて、同容器
   の底部が、孔（２５）を有する相互に移動可能の２個の
   滴下板（２３、２４）から構成されていることを特徴と
   する粘性液の連続凍結装置。 ２、下部滴下板（２３）の孔（２５）の浴面に対向する
   縁が滴分離縁（２７）として形成されている請求項１記
   載の装置。 ３、容器（２１）中の液体高さを一定に保つための手段
   を有する請求項１または請求項２記載の装置。 ４、容器（２１）を包囲していて、液体温度を一定に保
   つためのストリップヒータ（３０）を有する請求項１か
   ら請求項３までのいずれか１項記載の装置。