WO2006013825A1

WO2006013825A1 - サンプル容器およびサンプル容器用圧着装置

Info

Publication number: WO2006013825A1
Application number: PCT/JP2005/014046
Authority: WO
Inventors: Katsuhiko Sasaki
Original assignee: Livestock Improvement Association Of Japan Inc
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2005-08-01
Publication date: 2006-02-09
Also published as: JP2006047191A; JP4280690B2

Description

明細書

サンプル容器およびサンプル容器用圧着装置

技術分野

[0001] この発明は、サンプル容器およびサンプル容器用圧着装置に関し、たとえば精液ゃ胚等の生物サンプルを凍結保存するのに使用される細管状のサンプル容器と、このサンプル容器の開口端部を閉塞するための圧着装置に適用して有効である。背景技術

[0002] 精液、胚などの細胞や組織を使用分量に応じた量に小分けして凍結保存する場合、その収容容器としてストロー状細管力もなるサンプル容器が良く使われる。図 11は従来のこの種のサンプル容器の構成を示す。同図において、（a)は断面図、（b)は（ a)の A矢視図、（c)は（a)の B— B断面図をそれぞれ示す。

[0003] 同図に示すサンプル容器 10'は一様な外径 φ 1を有するストロー状細管 11により形成され、この細管 11内に収容物であるサンプル 100が充填されている。このサンプル容器 10'は、サンプル 100をまだ収容しない未使用状態 (空状態）にて、その一端（図では右端)側に感湿封止材 16があらかじめ乾燥状態で充填されている。

[0004] 感湿封止材 16は、乾燥状態 (粉状)のポリマー保水剤を含んだ綿状充填物であつて、未使用の乾燥状態では通気性を有する力サンプル等の水分に触れるとゲルイ匕してサンプル容器 10'を気密閉塞するようになる。つまり、乾燥状態では通気性を有するが、湿状態では気密性の固体封止材となる。

[0005] 乾燥状態の感湿封止材 16が充填された未使用サンプル容器 10'の一端力空気吸引を行うことにより、サンプル容器 10'の他端（図では左端)から内容物であるサンプル 100を吸入してそのサンプル容器 10 '内に充填 ·収容させることができる。

[0006] サンプル容器 10'内にサンプル 100が収容されると、そのサンプル 100の水分によつて上記感湿封止材 16のポリマー保水剤がゲルィ匕し、サンプル容器 10'の一端側が気密閉塞される。

[0007] このあと、上記サンプル容器 10 'の他端部を圧着することにより、図 11に示すように、その他端部も閉塞される。これにより、サンプル容器 10'の両端を閉塞してサンプル 100を気密状態で閉じ込めることができる。この圧着による閉塞に際しては、同図の（a)に示すように、サンブル容器 10'の開口端部にサンプル液体部の凍結時の膨張によるサンプル容器の破損を防ぐため、空気層 17を設ける。この種のサンプル容器 10 'は、たとえば特許文献 1 (従来例 1)および特許文献 2 (従来例 2)に記載の凍結装置にぉ、て使用されて、る。

特許文献 1：特公平 8— 4601

特許文献 2 :米国特許 5, 873, 254

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 上述した従来のサンプル容器 10'には、次のような問題のあることが判明した。すなわち、図 11の (b) (c)に示すように、圧着により閉塞されたサンプル容器 10'の他端部は、その圧着部分 l ieが扁平に潰されている力この扁平な圧着部分 l ieの幅 wl は、サンプル容器 10'の外径（φ 1)を大きくはみ出して広がっている。つまり、サンプル 100を収容したサンプル容器 10'は、外径（ φ 1)がー様ではなぐその端部だけが幅方向に拡大した異形状になって、る。

[0009] このような異形状のサンプル容器 10'は、たとえば複数本まとめた集合体で収容する場合に、その集合体の形状が定まりにくぐまた、その集合体から 1本あるいは任意本数を抜き出す場合に、幅広の圧着部分 l ieが他のサンプル容器にひつ力かって、目的のサンプル容器だけを円滑に取り出せない、といったような不都合があった。つまり、上記圧着部分 1 leの異形がサンプル容器 10'のハンドリング性 (取り扱!/、易さ）を阻害していた。

[0010] さらに、本発明者らは、サンプル 100を収容したサンプル容器 10'を凍結保存のために冷却処理するに際し、その冷却処理を適正かつ再現性良く行うためには、所定の温度に冷却または所定の冷却速度で冷却される伝熱ブロックの貫通孔にストロー状のサンプル容器 10'を 1本ずつ嵌挿して滞在および Zまたは通過させることが非常に有効であることを突き止めた。しかし、この冷却処理を実施する場合は、上記圧着部分 l ieの異形が障害となることが判明した。

[0011] すなわち、サンプル容器 10'を上記伝熱ブロックの貫通孔内で適正かつ再現性良く冷却処理するためには、その貫通孔とサンプル容器 10'間の隙間をできるだけ小さくした方がよい。しかし、その貫通孔にサンプル容器 10'を円滑に挿通させるためには、少なくとも、上記圧着部分 l ieのはみ出し分 (wl— φ 1)よりも大きな隙間が必要となる。

[0012] 本発明は以上のような背景および問題を鑑みてなされたもので、その目的は、一様な外径を有するストロー状細管により形成され、その細管の一方または両方の開口端部が圧着により閉塞されたサンプル容器にあって、ハンドリング性が良好であるとともに、凍結保存のための冷却処理を適正かつ再現性良く行うのに適したサンプル容器と、このサンプル容器を形成するのに用いて有効なサンプル容器用圧着装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0013] 本発明は上記課題を解決するサンプル容器として、次の手段を提供する。

[0014] (1)一様な外径を有するストロー状細管により形成され、その細管の一方または両方の開口端部が圧着により閉塞されたサンプル容器において、上記細管の端部が円周方向で略 2分されて、一方の半円周部分が他方の半円周部分の内側に円弧状に重なった状態で相互に圧着されることにより、上記外径からのはみ出し部分を生じさせることなぐ上記端部が閉塞されていることを特徴とするサンプル容器。

[0015] 上記手段（1)においては、次のような手段が実施形態として、とくに好適または望ましい。

(2)上記手段（1)において、上記ストロー状細管が熱可塑性榭脂により形成されていることを特徴とするサンプル容器。

(3)上記手段（1)または（2)において、上記ストロー状細管の一方の開口端部が封止材の充填により閉塞され、他方の開口端部が圧着により閉塞されていることを特徴とするサンプル容器。

(4)上記手段（3)において、上記ストロー状細管の内側に突出して上記封止材を係止固定するエンボス部が形成されていることを特徴とするサンプル容器。

[0016] また、本発明は上記課題を解決するサンプル容器用圧着装置として、次の手段を提供する。 [0017] (5)上記手段（1)〜（3)のいずれかに記載のサンプル容器を形成するために使用する装置であって、上記ストロー状細管の開口端部を、その細管の外形に形状対応する半円形状の凹型面で拘束する治具と、上記凹型面と対をなす凸型面を有する押圧子とを有し、上記開口端部を上記凹型面と上記凸型面とで円弧状に加圧成形しながら圧着するようにしたことを特徴とするサンプル容器用圧着装置。

[0018] 上記手段（5)にお、ては、次のような手段が実施形態として、とくに好適または望ましい。

[0019] (6)上記手段（5)にお、て、上記凹型面と上記凸型面とで加圧成形されて!、る上記開口端部に超音波振動を印加する超音波振動源を備えたことを特徴とするサンプル容器用圧着装置。

(7)上記手段（5)または（6)にお、て、上記凹型面と上記凸型面とで加圧成形されている上記開口端部に高周波電流を通電させるようにしたことを特徴とするサンプル容器用圧着装置。

(8)上記手段（5)において、上記凹型面と上記凸型面とで加圧成形されている上記開口端部をヒーターで加熱圧着するようにしてなることを特徴とするサンプル容器用圧着装置。

(9)上記手段（5)〜（8)の、ずれかにお、て、上記サンプル容器をストックして 1本ずつ供給する供給手段と、この供給手段から供給されたサンプル容器を所定の整列状態で上記治具による圧着加工位置に搬送する搬送手段とを備えたことを特徴とするサンプル容器用圧着装置。発明の効果

[0020] 一様な外径を有するストロー状細管により形成され、その細管の一方または両方の開口端部が圧着により閉塞されたサンプル容器にあって、ハンドリング性を良好にすることができるとともに、凍結保存のための冷却処理を適正かつ再現性良く行うのに適したサンプル容器を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0021] [図 1]本発明に係るサンプル容器の一実施形態を示す一部省略斜視図および要部断面図である。 [図 2]本発明に係るサンプル容器用圧着装置の要部を示す省略斜視図および断面図である。

[図 3]図 2に示したサンプル容器用圧着装置の全体構成例を工程段階別に示す省略側面図である。

圆 4]本発明に係るサンプル容器用圧着装置の好適な応用例を示す省略側面図である。

[図 5]本発明に適用してとくに有効な生物サンプル凍結装置の概要を示す側面図 (a )および上面図（a)である。

[図 6]図 1に示した装置の伝熱ブロックとガイドテーブルの部分を示す斜視図である。

[図 7]伝熱ブロックの側断面 (a)と横断面および一部拡大断面 (b)を示す図である。

[図 8]本発明に適用してとくに有効な生物サンプル凍結装置の別の実施形態を示す要部断面図である。

[図 9]本発明のサンプル容器を用いる生物サンプル凍結方法の第 1実施例により凍結されたサンプルつ、て、その融解後の状態を従来例 1と比較して示すグラフである

[図 10]本発明のサンプル容器を用いる生物サンプル凍結方法の第 2実施例により凍結されたサンプルについて、その融解後の状態を従来例 1と比較して示すグラフである。

[図 11]従来のサンプル容器の構成を示す平面図および断面図である。

符号の説明

10 サンプル容器 (本発明）、 10' サンプル容器 (従来）、

11 ストロー状細管、 12 —方の半円周部分、

13 他方の半円周部分、 14 綿状栓部材、

15 ポリマー保水剤、 16 感湿封止材、 17 空気層、

18 エンボス部、 20, 20A, 20B 伝熱ブロック、

21 貫通孔、 25, 25A, 25B 冷却ユニット（冷却手段）、

26 温度センサ、 30 ガイドテーブル、 31 案内溝、 41 基台、

40 移動駆動手段、 42 推進ロッド、 43 ロッドガイド、 44 可動部材、 45 直動ガイド (リニアガイド）、

46 ステッピングモータ、 47 ボールネジ、 50 制御駆動部、

51 温度調節回路、 52 モータ駆動制御回路、 53 操作 Z設定部、

54 主制御部、 60 最終凍結容器、 71 治具、 71a 凹型面、

72 押圧子、 72a 凸型面、 72b スロープ曲面、 73 架台、

74 超音波振動源、 75 移動駆動装置 (押圧子)、

76 移動駆動装置 (治具)、 81 ホッパー状の供給手段、

82 搬送手段、 83 サンプル容器ホルダ部、

84 離脱治具 (リジェクタ）、 85 回収容器、 100 生物サンプル、

1 細管（サンプル容器)の外径

発明を実施するための最良の形態

[0023] 図 1は本発明の技術が適用されたサンプル容器の一実施形態を示す。同図にお!/ヽて、（a)は本発明に係るサンプル容器 10の一部省略斜視図、（b)はその断面図、（c

)は (b)の A— A断面図、（d)は (b)の B— B断面図を示す。

[0024] 同図に示すサンプル容器 10は、たとえば精液ゃ胚等の生物サンプルを収容して凍結保存するのに使用されるものであって、一様な外径 φ 1を有する所定長さのスト口一状細管 11を用、て形成されて、る。

[0025] サンプル容器 10の主要部をなす細管 11内には収容物であるサンプル 100が充填されて、る。このサンプル容器 10の一端（図では右端)側には乾燥状態の感湿封止材 16があらかじめ充填されている。

[0026] この感湿封止材 16は、綿状栓部材 14と 14の間に乾燥状態 (粉状)のポリマー保水剤 15を配置したものであって、サンプル 100を収容する前の未使用状態 (空状態)では通気性を有するが、吸湿または吸水により保水剤 15がゲルイ匕してサンプル容器 1

0の一端を気密閉塞する。

[0027] この感湿封止材 16が充填されたサンプル容器 10の一端力も空気吸引を行うことにより、そのサンプル容器 10の他端（図では左端)から内容物であるサンプル 100を吸入してそのサンプル容器 10内に収容させることができる。

[0028] サンプル容器 10内にサンプル 100が収容されると、そのサンプル 100の水分によつて上記感湿封止材 16のポリマー保水剤 15がゲルイ匕し、サンプル容器 10の一端が閉塞される。なお、綿状栓部材 14と保水剤 15は、図示の例では分離して配置してある力綿状栓部材 14に保水剤 15を混ぜ込んで両者を一体状にしてもよい。

[0029] このあと、上記サンプル容器 10の他端部を圧着することにより、図 1に示すように、その他端部が閉塞されて、サンプル容器 10内が気密閉塞される。これにより、サンプル容器 10のサンプル 100が気密封入される。この圧着による閉塞に際しては、同図の（b)に示すように、サンブル容器 10の開口端部にサンプル液体部の凍結時の膨張によるサンプル容器の破損を防ぐため、空気層 17を設ける。

[0030] 上述したように、本発明に係るサンプル容器 10では、上記細管 11の端部が円周方向で略 2分されて、一方の半円周部分 12が他方の半円周部分 13の内側に円弧状に重なった状態で相互に圧着されている。これにより、とくに同図の（c)に示すように、上記外径 φ 1からのはみ出し部分を生じさせることなぐ上記端部が閉塞されている

[0031] 上記のように構成されたサンプル容器 10は異形なはみ出し部分がないことにより、たとえば複数本まとめた集合体で収容する場合には、その集合体の形状を安定に定めることができる。また、その集合体から 1本あるいは任意本数を抜き出す場合には、目的のサンプルあるいは目的の本数だけを円滑に取り出すことができる。つまり、サンプル容器 10のハンドリング性が良好である。

[0032] さらに、サンプル 100を収容したサンプル容器 10を凍結保存のために冷却処理するに際しては、後述する生物サンプル凍結装置により、その冷却処理を適正かつ再現性良く行うことができる。

[0033] 上記ストロー状細管 11を形成する材質としては、圧着による変形加工に適した熱可塑性榭脂が使用されて、る。内容物の有無を簡単に確認できるようにするためには、透明な榭脂の使用が好まし、。

[0034] また、上記ストロー状細管 11には、図 1の（b)に部分拡大して示すように、その内側に突出して上記封止材 16を係止固定するエンボス部 18が形成されている。このェンボス部 18は、サンプル 100をサンプル容器 10内に吸入させるために、そのサンプル容器 10の他端側を吸引するに際し、その吸引によって封止材 16が外へ吸い出されてしまったり、あるいは位置が移動したりするのを確実に防止する効果がある。

[0035] 図 2は、上記サンプル容器 10の端部を圧着閉塞するのに用いて特に有効な圧着装置の要部を示す。同図において、（a)はサンプル容器 10の開口端部を装置にセットする前の状態、（b)はサンプル容器 10の開口端部を圧着加工している状態、（c)は開口端部が圧着閉塞されたサンプル容器 10をそれぞれ示す。

[0036] 同図に示すサンプル容器用圧着装置は、上記ストロー状細管 11の開口端部を、その細管 11の外形に形状対応する半円形状の凹型面 71aで拘束する治具 71と、上記凹型面 71aと対をなす凸型面 72aを有する押圧子 72とを備え、上記開口端部を上記凹型面 71aと上記凸型面 72aとで円弧状に加圧成形しながら圧着して閉塞する。

[0037] 図示の実施形態の場合、凹型面 71aの底部は、サンプル容器 10の外径 φ 1よりもわずかに狭い幅（曲率半径の 2倍) wの円弧状曲面に形成されている。また、凹型面 71aの上部開口縁から底部までの深さ hは、サンプル容器 10の外径 φ 1とほぼ同じに形成されている。具体的な寸法例を挙げると、サンプル容器 10の外径 φ 1が 3mm の場合、上記幅 wは 2. 7mm、上記深さ hは 3mmとすればよい。

[0038] これにより、細管 11の端部が円周方向で略 2分されて、一方の半円周部分 12が他方の半円周部分 13の内側に円弧状に重なった状態で相互に圧着されるとともに、その圧着部分の最大径を外径 φ 1内に確実に収めることができる。

[0039] 図 3は、上記サンプル容器用圧着装置の全体構成例を工程段階別に示す省略側面図である。同図において、（a)はサンプル容器 10の開口端部を圧着装置にセットする前の状態、 b)はサンプル容器 10の開口端部を圧着加工している状態、（c)はその開口端部の圧着加工が完了した状態をそれぞれ示す。

[0040] 同図に示すように、上記サンプル容器用圧着装置では、治具 71が架台 73に固定され、この治具 71の上方に上記押圧子 72が上下動可能に取り付けられている。押圧子 72には超音波振動源 74が取り付けられていて、上記凹型面 71aと上記凸型面 72aとで加圧成形されているサンプル容器 10の上記開口端部に超音波振動を印加するようにしてある。これにより、サンプル容器 10の開口端部を高効率かつ一層確実に圧着閉塞することができる。

[0041] 上記押圧子 72は、上記超音波振動源 74とともに、移動駆動装置 75により所定の駆動トルクで上下移動駆動されるようになっている。移動駆動装置 75は、たとえばステツビングモータ等を用いて構成されて、る。

[0042] ステッピングモータ等の電動駆動手段を用いることにより、圧着加工時の押圧トルクはその駆動電流の制御により所定に設定することができる。また、ステッピングモータを用いた場合は、そのステッピングモータの駆動ノルス数を管理することにより、移動ストロークの管理および制御を行うことができる。

[0043] なお、上記押圧子 72の押圧端面（下端面）には、図 3の (a)に部分拡大して示すように、細管 11を円弧状に押圧変形させる凹型面 71aの一端側に、なだらかなスロープ曲面 72bが形成されている力これは、細管 11 (サンプル容器 10)の圧着閉塞部と非圧着閉塞部の境界部分になだらかな緩衝曲面を形成するためである。

[0044] 上述した実施形態では、上記凹型面 71aと上記凸型面 72aとで加圧成形されている上記開口端部に超音波振動を印加するようにしたが、その超音波振動に代えて高周波電流を通電させるようにしても、また、電気ヒーターによる加熱装置を用いても同様の効果を得ることができる。また、要すれば、超音波振動と高周波電流は併用して印加するようにしてもよい。

[0045] 図 4は、上記サンプル容器用圧着装置の好適な応用例を示す。同図に示す装置は、上記サンプル容器 10をストックして 1本ずつ供給するホッパー状の供給手段 81と、この供給手段 71から供給されたサンプル容器 10を所定の整列状態で治具 71による圧着加工位置に順次搬送する搬送手段 82とを備えている。

[0046] 搬送手段 82はドラム状または円盤状に形成され、その円形外周縁に沿って多数のサンプル容器ホルダ部 83が等角間隔で配設されて!/ヽるとともに、ステッピングモータ (図示省略）により、一定方向にステップ回転駆動されるようになっている。供給手段 7 1にストックされているサンプル容器 10は、上記ホルダ部 83に 1本ずつ嵌入状態で保持されながら治具 71と押圧子 72の間に搬送される。

[0047] 治具 71は移動駆動装置 76により上下に移動駆動されるようになっていて、治具 71 の上にサンプル容器 10が位置すると、サンプル容器 10の圧着加工位置まで上昇駆動される。これに同期して、押圧子 72が移動駆動手段 75により下方へ押圧駆動されることにより、サンプル容器 10の圧着加工を行う。これにより、サンプル容器 10の開口端部が圧着閉塞される。

[0048] 圧着加工されたサンプル容器 10は、搬送手段 82により回収容器 85へ搬送される。符号 84は離脱治具 (リジェクタ)であって、搬送手段 82からサンプル容器 10を離脱させるように設置されて、る。

[0049] 次に、上述したサンプル容器 10を凍結保存のために冷却するのにとくに適した生物サンプル凍結装置について説明する。

[0050] 図 5〜図 7は、本発明の技術が適用された生物サンプル凍結装置の一実施形態を示す。図 5はその装置全体の概要を側面図（a)および上面図（b)で示す。図 6は、図 5に示した装置の伝熱ブロックとガイドテーブルの部分を斜視図で示す。図 7は、伝熱ブロックの側断面 (_a)と横断面および一部拡大断面 (b)を示す。

[0051] 同図に示す生物サンプル凍結装置は、たとえば精液、胚などの細胞や組織を凍結保存のために冷却するのに使用されるものであって、その主要部は、図 5に示すように、伝熱ブロック 20、ガイドテーブル 30、移動駆動手段 40、および制御駆動部 50〖こより構成されて、る。生物サンプルは細管状サンプル容器 (ストローとも呼ばれて!/、る ) 10に収容されて凍結保存のための冷却処理にかけられる。

[0052] 伝熱ブロック 20は、図 5〜図 7に示すように、矩形板状の固体ブロックであって、冷却ユニット (冷却手段） 25により所定の温度および Zまたは所定の冷却速度で冷却されるようになっている。この伝熱ブロック 20の材質としては、高熱伝導性の金属またはセラミックスが使用される。金属材質としては、たとえばアルミニウムまたはアルミ-ゥム合金、銅または真鍮等の銅合金などが適している。セラミックスとしては、たとえば窒化アルミニウムなどが好適である。

[0053] 上記伝熱ブロック 20には、その一端力も他端へ抜ける複数の独立した貫通孔 21が設けられている。この複数の貫通孔 21は伝熱ブロック 20内に互いに所定の間隔を置いて平行に配設されている。各貫通孔 21はそれぞれ上記サンプル容器 10を 1本ずつ嵌挿させて通過させるのに最小限必要な内径（ φ 2)に形成されている。

[0054] 上記貫通孔 21は、図 7の（b)に示すように、上記サンプル容器 10の外径 φ 1よりもわずかに大きな内径 φ 2を持つように形成されている。これにより、サンプル容器 10 は、貫通孔 21との間に無駄な隙間を形成することなぐその貫通孔 21内にほぼ嵌合状態で隙間無く密に嵌挿されて移動通過するようになって、る。

[0055] 貫通孔 21については、その貫通孔 21の内面と上記サンプル容器 10との間に形成される隙間が、少なくともそのサンプル容器の外径 φ 1よりも小さくなるような内径 φ 2 で形成されてヽれば、従来の技術的問題は解決することができる。

[0056] すなわち、たとえば前記特許文献 2にて開示されている従来例 2の技術では、サンプル容器と伝熱ブロックの間に、そのサンプル容器の外径よりも大幅に大きな隙間空間（トンネル）が形成されているので、この大きな隙間空間の空気層が冷却速度の遅れを生じさせ、サンプル容器内の細胞に対する悪影響を及ぼし、サンプル容器を適正かつ再現性良く冷却するのを妨げる要因となっていた。これに対し、本発明に係る装置では、上記隙間空間を少なくともサンプル容器 10の外径 φ 1よりも小さくして適正かつ再現性のよい冷却処理を行わせることができる。

[0057] また、本発明では、たとえば図 7の (b)に部分拡大して示すように、上記隙間空間をさらに大幅に狭めることができる。これより、複数のサンプル容器 10の冷却処理をさらに適切に行うことができる。具体的には、上記貫通孔 21の内面と上記サンプル容器 1

0との間に形成される隙間が、上記サンプル容器の外径 φ 1の 5%以下または 0. lm m以下となるようにするとよ、。

[0058] たとえば、サンプル容器の外径 φ 1が 3mmの場合は、上記外径 φ 2と内径 φ 1の差

( φ 2— φ 1)を 0. 15mm ( φ 1の 5%)以下とすることにより、伝熱ブロック 20とサンプル容器 10との間に安定かつ良好な伝熱状態を確保して、適正かつ再現性のよい冷却処理を行わせることができる。

[0059] また、サンプル容器の外径 φ 1が 2mmの場合は、上記外径 φ 2と上記内径 φ 1の差（ φ 2— φ 1)を 0. 1mm以下にすれば、伝熱ブロック 20とサンプル容器 10との間に安定かつ良好な伝熱状態を確保することができる。

[0060] つまり、上記外径 φ 2と上記内径 φ 1の差（ φ 2- φ 1)は、サンプル容器 10の外径 φ 1が大きい場合は、その外径 φ 1に対する割合 (5%以下)で規定するとよい。また

、サンプル容器 10の外径 φ 1が小さい場合は、絶対寸法 (0. 1mm以下)で規定するとよい。

[0061] 上記貫通孔 21を有する伝熱ブロック 20は、単一のブロック材を用いて最初から一体的に構成してもよいが、複数の分割ブロックを組み合わせて構成する、いわゆる分割構成も可能である。分割構成にする場合は、上記貫通孔 21も一緒に分割形成することができる。たとえば、 2分割構成の場合は、 2個の分割ブロックにそれぞれ形成した溝を合わせて上記貫通孔 21を形成することができる。

[0062] 冷却ユニット 25はペルチェ素子を用いて構成され、その冷却側（吸熱側）面が上記伝熱ブロック 20の下面全体に密着状態で接触してヽる。ペルチェ素子は複数段が直列にスタックされることにより、上記冷却処理を必要な冷却温度 (低温）に冷却することができる。

[0063] この冷却ユニット 25により、伝熱ブロック 20を所定の冷却温度に冷却したり、あるいは所定の冷却速度で冷却することができる。なお、図示を省略するが、上記伝熱プロック 20および冷却ユニット 25の冷却側は、発泡榭脂等を用いた断熱材により外気温から断熱されている。

[0064] ガイドテーブル 30は、図 6に示すように、上記伝熱ブロック 20の一端側に設置される。このガイドテーブル 30の上面には複数 (多数)の案内溝 31が平行に形成されている。各案内溝 31はそれぞれ、上記貫通孔 21の延長軸上に 1対 1で対応して設けられ、上記サンプル容器 10を 1本ずつ位置決めしながら保持して上記貫通孔 21内へ移動案内するように形成されてヽる。

[0065] ガイドテーブル 30と伝熱ブロック 20の間には若干の断熱隙間が置かれているが、細管状のサンプル容器 10はその断熱隙間を跨いで伝熱ブロック 20の貫通孔 21内に移動案内されるようになって、る。

[0066] 移動駆動手段 40は、複数の推進ロッド 42、ロッドガイド 43、可動部材 44、直動ガイド（リニアガイド） 45、ステッピングモータ 46、ボールネジ 47などを用いて構成されている。この移動駆動手段 40は、上記伝熱ブロック 20、ガイドテーブル 30などとともに、共通の基台 41上に設置されている。

[0067] 推進ロッド 42は上記貫通孔 21の延長軸上に 1本ずつ互いに平行に位置決めされながら配置され、ガイドテーブル 30の案内溝 31に位置決め状態で保持されている各サンプル容器 10をそれぞれに上記貫通孔 21の軸方向に推進して移動させるよう〖こ構成されている。 [0068] ロッドガイド 43は上記ガイドテーブル 30の手前に設置されて!、る。このロッドガイド 4 3は、各推進ロッド 42の先端をそれぞれ上記貫通孔 21の中心軸に正確に合致させながら上記貫通孔 21内に円滑に進入させるように、そのロッド 42の位置決めおよび移動案内を行う。このため、図示を省略する力ロッドガイド 43は、推進ロッド 42を 1 本ずつ嵌挿させて摺動案内するガイド孔 (あるいはガイド溝)を有する。

[0069] 上記推進ロッド 42の基端側は可動部材 44に保持'固定されて!、る。可動部材 44 は、直動ガイド 45に案内されて上記貫通孔 21の延長軸と平行に往復移動するように設けられている。この可動部材 44は、ステッピングモータ 46で回転駆動されるボールネジ 47により、上記直動ガイド 45に案内されながら移動駆動されるようになっている

[0070] 上記可動部材 44の移動により各推進ロッド 42が一斉に前進させられてガイドテーブル 30上のサンプル容器 10を伝熱ブロック 20内の貫通孔 21内へ移動させる。この推進ロッド 42の前進により、サンプル容器 10は貫通孔 21内を通過し、最終的に最終凍結容器 60内の通気性架台上へ押し出される。最終凍結容器 60では、前記通気性架台の下に液体窒素が所定量充填されており、その中に浸漬された電気ヒーターに流す電流を調節して最終凍結容器内が所定の温度、例えば 100°C〜一 196°C に保持されるようになってヽる。

[0071] ステッピングモータ 46とボールネジ 47は、上記複数の推進ロッド 42を上記貫通孔 2 1の軸方向に所定速度で移動させる推進駆動手段を構成する。上記推進ロッド 42の移動速度および移動量は、そのステッピングモータ 46の駆動パルス周期および累積パルス数を管理することにより、位置検出に基づく複雑なフィードバック制御を使わずとも、簡単かつ高精度に制御することができる。

[0072] 制御駆動部 50は、温度調節回路 51、モータ駆動制御回路 52、操作 Z設定部 53 、および主制御部 54などにより構成される。温度調節回路 51は、伝熱ブロック 20の温度をそのブロック 20内に設置した温度センサ 26で検出し、この検出により観測される温度が所定の冷却温度となるように、ペルチェ素子の通電電流等を制御する。

[0073] モータ駆動制御回路 52は、上記ステッピングモータ 46の回転駆動パルスの周期、パルス数（回転ステップ数）、回転方向を管理 (モニター）しながら、上記推進ロッド 42 の移動速度、移動量、移動方向、移動位置を制御する。

[0074] 操作 Z設定部 53はキーボード等の入力装置を用いて構成され、温度調節回路 51 およびモータ駆動制御回路 52の各動作条件および動作手順方法 (シーケンス)などの設定入力を担う。主制御部 54はマイクロ回路化されたコンピュータ (いわゆるマイコン)を用いて構成され、上記操作 Z設定部 53にて設定された各種動作条件および動作手順方法等に基づき、各部（51, 52)の動作を時間要素も取り込んで制御する

[0075] なお、上述した制御駆動部 50は、たとえば、温度調節回路 51、モータ駆動制御回路 52の機能の一部または大部分を主制御部 54にてソフトウェア的に集中処理させることも可能である。反対に、温度調節回路 51、モータ駆動制御回路 52に主制御部 5 4の機能の一部または全部を持たせるようにしてもよい。このように、制御駆動部 50のハードウア的な構成については特に限定されない。

[0076] 図 8は本発明に係る生物サンプル凍結装置の、別の実施形態の要部を示す。上述した実施形態との相違に着目して説明すると、同図に示す装置は、 2個 (複数)の伝熱ブロック 20A, 20Bをサンプル容器 10の移動方向に直列に設置するとともに、各伝熱ブロック 20A, 20Bをそれぞれに所定の温度に冷却または所定の冷却速度で冷却する 2系統 (複数系統)の冷却ユニット (冷却手段） 25A, 25Bを設けてある。

[0077] 各伝熱ブロック 20A, 20Bにはそれぞれ、サンプル容器 10をほぼ嵌合状態で挿通および通過させる貫通孔 21が同軸上に設けられている。 2個の伝熱ブロック 20A, 2 OB間には断熱間隙が置かれている。また、図示を省略する力各伝熱ブロック 20A , 20Bおよび冷却ユニット 25A, 25Bはそれぞれに外気温から断熱処理されている。

[0078] この実施形態では、 2個（複数)の伝熱ブロック 20A, 20Bの温度条件を独立に設定することにより、伝熱ブロックが 1つだけの場合よりも、非常に多様かつ複雑な冷却プロセスが可能になる。これにより、生物サンプルの種類等に応じた最適な冷却プロセスを、より精密に設定することができる。

[0079] サンプル容器 10は、図 1に示したように、その端部を円周方向で略 2分し、一方の半円周部分 12を他方の半円周部分 13の内側に円弧状に重ね合わせ、この円弧状の重なり部分を相互に圧着することにより、容器 10外径 φ 1からのはみ出し部分を生じることなぐその容器 10の端部を圧着閉塞させている。

[0080] これにより、図 7に示すように、サンプル容器 10と貫通孔 21間の隙間（ φ 2- φ 1) を小さくしても、そのサンプル容器 10を貫通孔 21内に円滑に通すことができるようになる。したがって、伝熱ブロックの冷熱をサンプル容器 10内に円滑に移行させて、冷却にばらつきが生じるのを防ぐという効果を、より顕著に得ることができる。

[0081] 次に、上述した生物サンプル凍結装置の動作および使用方法を説明する。

[0082] 上述した装置では、図 5および図 6に示すように、未処理のサンプル容器 10をガイドテーブル 30上に載置する。ガイドテーブル 30には案内溝 31があるので、サンプル容器 10はその案内溝 31に導かれて 1本ずつ位置決め状態で保持される。

[0083] サンプル容器 10がセットされたならば、ステッピングモータ 46を回転させて推進ロッド 42を一斉に前進させる。これにより、サンプル容器 10がガイドテーブル 30から伝熱ブロック 20の貫通孔 21内に移動させられる。このとき、伝熱ブロック 20はあらかじめ所定温度に調整されて！ヽるものとする。

[0084] サンプル容器 10は上記貫通孔 21を通過する過程にて、伝熱ブロック 20からの冷熱伝達により冷却処理される。この冷却処理により容器 10内のサンプルが凍結保存可能な状態に凍結される。冷却処理が完了したサンプル容器 10は、推進ロッド 42により貫通孔 21から押し出され、最終凍結容器 60内に回収される。

[0085] 上記動作において、サンプル容器 10は、たとえば次のような工程（1)〜（3)を含むプロセスにより冷却処理することができる。

(1)サンプル容器 10を、所定温度に冷却された伝熱ブロック 20の貫通孔 21に所定速度で通過させる工程。

(2)サンプル容器 10を、所定温度に冷却された伝熱ブロック 20の貫通孔 21内に所定時間滞在させる工程。

(3)サンプル容器 10を、所定の冷却速度で冷却されて、る伝熱ブロック 20の貫通孔 21内に所定時間滞在させる工程。

上記工程（1)〜（3)はサンプルの種類等により任意の組み合わせで選択することができ、また、各工程における諸条件 (移動速度、滞在時間、冷却温度、冷却速度等 )もそれぞれ任意に設定することができる。 [0086] さらに、複数の伝熱ブロック 20A, 20B (図 8)を有する装置においては、サンプル容器 10を、温度設定条件の異なる 2個またはそれ以上の伝熱ブロック 20A, 20Bを順次用いて冷却することができる。これにより、さらに多様かつ複雑な冷却プロセスが可能になり、サンプルの種類等に応じて、より最適な冷却を高精度に行わせることができる。

[0087] 各貫通孔内での冷却条件をさらに一定に揃えるためには、複数の貫通孔 21が、伝熱ブロック 20内に互いに所定の間隔を置、て平行に配設されて、ることが望ま、。実施例 1

[0088] 図 9は、伝熱ブロック 20が 1つの装置を用いて凍結した精液 (牛)の運動総精子率（運動率)と最活発運動精子率を凍結時の冷却条件別に示したグラフである。同図に示すように、 V、つたん凍結保存して力も融解した精液の運動総精子率および最活発運動精子率は、上述した本発明装置を用いた凍結方法が、従来例 1の凍結方法に比べて、あきらかに好成績を得ている。

[0089] また、同図に示すように、精子運動性は、伝熱ブロックの温度、サンプル容器の移動速度、伝熱ブロック (貫通孔）内での保持時間などの条件により有意の差が生じる力上述した本発明の装置によれば、最適な条件を再現性良く高精度に設定することが可能である。

実施例 2

[0090] 図 10は、 2個の伝熱ブロック 20A, 20Bを有する装置（図 8)を用いて凍結した精液

(牛)の精子運動性 (運動総精子率と最活発運動精子率)を凍結時の冷却条件別に示したグラフである。同図に示すように、この実施例においても、いったん凍結保存して力融解した精液の精子運動性は、本発明装置を用いた凍結方法が従来例 1の凍結方法に比べて、あきらかに好成績を得て、る。

[0091] また、同図に示すように、精子運動性は、各伝熱ブロック 20A, 20Bにおける温度、サンプル容器の移動速度、伝熱ブロック（貫通孔）内での保持時間などの条件により異なってくるが、本発明の装置によれば、最適な条件を再現性良く多様に設定することがでさる。

[0092] 以上、本発明をその代表的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。

[0093] たとえば、図 4において、サンプル容器 10の圧着力卩ェを行う治具 71と、サンプル容器 10を 1本ずつ搬送する搬送手段 82は互いに独立した装置として構成されて、る力搬送手段 82の一部、具体的には、ホルダ部 83に治具 71の凹型面 71aの機能を兼用させるようにしてちょい。

[0094] また、伝熱ブロック 20の貫通孔 21は、サンプル容器 10の外形状に応じて種々変更可能である。また、伝熱ブロック 20は、矩形板状以外の種々の形状態様が可能である。貫通孔 21の配置は 1列に限らず、たとえば 2列以上並べてもよい。あるいは、円陣その他の配列でもよい。また、貫通孔 21の方向は水平以外の方向であってもよい

[0095] 冷却手段は、ペルチェ素子を用いた冷却ユニット 25が、装置の小型化および簡単ィ匕、制御性などの点で最適であるが、これ以外の冷却手段 (凍結手段)の使用も妨げない。また、伝熱ブロックは 3個以上の複数個を設けてもよい。

産業上の利用可能性

[0096] 一様な外径を有するストロー状細管により形成され、その細管の一方または両方の開口端部が圧着により閉塞されたサンプル容器にあって、ハンドリング性を良好にすることができるとともに、凍結保存のための冷却処理を適正かつ再現性良く行うのに適したサンプル容器を提供することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 一様な外径を有するストロー状細管により形成され、その細管の一方または両方の開口端部が圧着により閉塞されたサンプル容器において、上記細管の端部が円周方向で略 2分されて、一方の半円周部分が他方の半円周部分の内側に円弧状に重なった状態で相互に圧着されることにより、上記外径からのはみ出し部分を生じさせることなぐ上記端部が閉塞されていることを特徴とするサンプル容器。

[2] 請求項 1にお、て、上記ストロー状細管が熱可塑性榭脂により形成されて、ることを特徴とするサンプル容器。

[3] 請求項 1または 2において、上記ストロー状細管の一方の開口端部が封止材の充填により閉塞され、他方の開口端部が圧着により閉塞されていることを特徴とするサンプル容器。

[4] 請求項 3において、上記ストロー状細管の内側に突出して上記封止材を係止固定するエンボス部が形成されていることを特徴とするサンプル容器。

[5] 請求項 1〜4の、ずれかに記載のサンプル容器を形成するために使用する装置であって、上記ストロー状細管の開口端部を、その細管の外形に形状対応する半円形状の凹型面で拘束する治具と、上記凹型面と対をなす凸型面を有する押圧子とを有し、上記開口端部を上記凹型面と上記凸型面とで円弧状に加圧成形しながら圧着するようにしたことを特徴とするサンプル容器用圧着装置。

[6] 請求項 5において、上記凹型面と上記凸型面とで加圧成形されている上記開口端部に超音波振動を印加する超音波振動源を備えたことを特徴とするサンプル容器用圧着装置。

[7] 請求項 5または 6において、上記凹型面と上記凸型面とで加圧成形されている上記開口端部に高周波電流を通電させるようにしたことを特徴とするサンプル容器用圧着装置。

[8] 請求項 5において、上記凹型面と上記凸型面とで加圧成形されている上記開口端部をヒーターで加熱圧着するようにしてなることを特徴とするサンプル容器用圧着装置。

[9] 請求項 5〜8のいずれかにおいて、上記サンプル容器をストックして 1本ずつ供給する供給手段と、この供給手段から供給されたサンプル容器を所定の整列状態で上記治具による圧着加工位置に搬送する搬送手段とを備えたことを特徴とするサンプル容器用圧着装置。