WO2020251010A1

WO2020251010A1 - 凍結輸送容器、極低温液化ガス吸収材ケース

Info

Publication number: WO2020251010A1
Application number: PCT/JP2020/023187
Authority: WO
Inventors: 輝馬瀬; 滋弘吉村
Original assignee: 大陽日酸株式会社
Priority date: 2019-06-14
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2020-12-17
Also published as: EP3984908A1; EP3984908A4; JP2020204476A; US20220228789A1; JP7272874B2

Abstract

バッグ形状等の大型の試料が収納でき、液体窒素等の極低温液化ガスを含浸する極低温液化ガス吸収材の取り出し、設置が容易にできる凍結輸送容器、凍結輸送容器に設置可能な極低温液化ガス吸収材ケースを提供することを目的とし、本発明は、断熱構造を有し、上部に開口部（３ａ）を有する有底筒形の本体部（３）と、前記本体部（３）の開口部（３ａ）に開閉可能に取り付けられる蓋体（５）とを有する凍結輸送容器（１）であって、前記本体部（３）は、上部開口部（３ａ）と、底部とが同径であり、さらに、前記本体部（３）の底部に取り出し可能に配設された極低温液化ガス吸収材ケース（７）を具備し、前記極低温液化ガス吸収材ケース（７）は、有底筒形のケース部（１１）と、該ケース部（１１）の内部に交換可能に配設された極低温液化ガス吸収材（１３）とを有することを特徴とする凍結輸送容器（１）を提供する。

Description

凍結輸送容器、極低温液化ガス吸収材ケース

　細胞など医療・バイオ分野の生体試料等を凍結状態で収容して輸送する凍結輸送容器、及び凍結輸送容器内に配設されて容器内を低温に保持するために用いられる極低温液化ガス吸収材ケースに関する。

　生体試料を凍結輸送する手段として真空断熱構造のドライシッパーがある。ドライシッパー内部には極低温液化ガスである液体窒素の吸収材が配設され、液体窒素は吸収材に吸収されているので、輸送時に転倒しても液体窒素をこぼす恐れがない。

　液体窒素等の極低温液化ガスを含浸させる含浸材を用いた凍結保存容器としては、例えば特許文献１に開示されている。
　特許文献１の凍結保存容器は、小径の試料出入口の下方に大径の円筒形の格納領域が形成された断熱容器内に、その底部及び内周壁に含浸材を配設した構造である。

特許第４８８１０４６号公報

　特許文献１に開示されたものは外気温の影響を受けにくくするため、試料を格納する格納領域よりも試料出入口が小径になっている。このため、バッグ形状等の大型の試料を入れることができない。
　また、試料の格納領域の周壁に含浸材を配設しているため、試料格納領域の内径が小さくなり、バイアル等の細長い試料は収納できるが、バッグ形状等の大型の試料が収納できないという問題もある。

　また、特許文献１の含浸材は、断熱容器内に固定され、取り外せない構造になっている。しかし、含浸材が次第に劣化して液体窒素の吸収量が少なくなったり、汚染されたりすることが考えられ、交換可能な構造が求められている。

　本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、バッグ形状等の大型の試料が収納でき、液体窒素等の極低温液化ガスを含浸する極低温液化ガス吸収材の取り出し、設置が容易にできる凍結輸送容器、凍結輸送容器に設置可能な極低温液化ガス吸収材ケースを提供することを目的としている。

　上記目的を達成するために、本発明は以下の凍結輸送容器および極低温液化ガス吸収材ケースを提供する。
（１）断熱構造を有し、上部に開口部を有する有底筒形の本体部と、前記本体部の開口部に開閉可能に取り付けられる蓋体とを有する凍結輸送容器であって、
　前記本体部は、上部開口部と、底部とが同径であり、
　さらに、前記本体部の底部に取り出し可能に配設された極低温液化ガス吸収材ケースを具備し、
　前記極低温液化ガス吸収材ケースは、有底筒形のケース部と、該ケース部の内部に交換可能に配設された極低温液化ガス吸収材とを有することを特徴とする凍結輸送容器。

（２）前記ケース部は伝熱体によって形成され、前記本体部の内周壁に沿って配置される側壁部を有し、側壁部の内側空間は試料収納部として機能し、側壁部の高さは、前記極低温液化ガス吸収材の高さよりも高い上記（１）に記載の凍結輸送容器。

（３）前記断熱構造を有する本体部が、ステンレス製の真空二重構造を有し、前記ケース部がアルミニウム又は銅で形成されている上記（１）または（２）の凍結輸送装置。

（４）前記ケース部は固定用プレートを具備し、固定用プレート及び極低温液化ガス吸収材には、収納対象試料を挿入するための試料挿入孔が形成されている上記（１）から（３）のいずれかに記載の凍結輸送容器。

（５）断熱構造を有し、上部に開口部を有する有底筒形であり、上部開口部と、底部とが同径である本体部と、前記本体部の開口部に開閉可能に取り付けられる蓋体とを有する凍結輸送容器の底部に取り出し可能に配設される極低温液化ガス吸収材ケースであって、
　有底筒形のケース部と、該ケース部の内部に交換可能に配設された極低温液化ガス吸収材とを有することを特徴とする極低温液化ガス吸収材ケース。

（６）前記ケース部は、伝熱体によって形成され、前記本体部の内周壁に沿って配置される側壁部を有し、側壁部の内側空間は試料収納部として機能し、側壁部の高さは、前記極低温液化ガス吸収材の高さよりも高い上記（５）に記載の極低温液化ガス吸収材ケース。

（７）前記ケース部がアルミニウム又は銅で形成されている上記（５）または（６）に記載の極低温液化ガス吸収材ケース。

　本発明に係る凍結輸送容器は、断熱構造を有し、上部に開口部を有する有底筒形の本体部と、前記本体部の開口部に開閉可能に取り付けられる蓋体とを有する凍結輸送容器であって、前記本体部は、上部開口部と、底部とが同径であり、さらに、前記本体部の底部に取り出し可能に配設された極低温液化ガス吸収材ケースを具備し、前記極低温液化ガス吸収材ケースは、有底筒形のケース部と、該ケース部の内部に交換可能に配設された極低温液化ガス吸収材とを有することを特徴とする。
　極低温液化ガス吸収材ケースを取り出して、極低温液化ガス吸収材を簡単に交換することができるので、極低温液化ガス吸収材の劣化や汚染に対して、これらを回復させることができる。
　また、本体部が上部の開口部と、底部とが同径であるため、内側空間が広く、バック等の大型の試料を収容することができ、従来難しかった大型試料の輸送が可能となる。

本発明の実施形態に係る凍結輸送容器の断面図である。本発明の実施形態に係る凍結輸送容器の外観を示す図である。本体部から液体窒素吸収材ケースと、ケース固定具とを取り出した状態の斜視図である。本発明の実施形態に係る凍結輸送容器に配設される液体窒素吸収材ケースを示す平面図（ａ）と断面図（ｂ）とである。液体窒素吸収材ケースに配設される液体窒素吸収材の配設方法の説明図である。発明の実施形態に係る凍結輸送容器に配設される液体窒素吸収材に設ける試料挿入穴の他の態様の説明図である。本発明の実施形態に係る凍結輸送容器における液体窒素吸収材ケースの他の態様の説明図である。本発明の実施形態に係る凍結輸送容器における内部の伝熱状態の説明図である。液体窒素吸収材ケースを具備しない従来の凍結輸送容器内部の伝熱状態の説明図である。

　本実施形態に係る凍結輸送容器を図１～図６に基づいて説明する。なお、以下の説明では凍結輸送容器の本体部が円筒形である場合を例に挙げ、また極低温液化ガスとして液体窒素を例に挙げて説明する。しかしながら、本発明はこれらに限定されるものではない。

　本実施形態に係る凍結輸送容器１は、図１～図６に示すように、試料を凍結状態に保持して輸送するためのものである。本実施形態に係る凍結輸送容器１は、断熱構造を有し、有底円筒形で上部に開口部３ａが設けられた本体部３と、本体部３の開口部３ａに開閉可能に取り付けられる蓋体５と、本体部３の底部に取り出し可能に配設された液体窒素吸収材ケース７とを備えている。
　以下、各構成を詳細に説明する。

＜試料＞
　試料は、主としてバイアル、血液バッグ等に収容された生体試料である。バイアル、バッグ等の容量は、例えば２５、５０、１００ｍｌである。凍結輸送容器１には、これらのバイアル、バッグ等を、１０本、あるいは１０枚程度が収容される。

＜本体部＞
　本体部３は断熱構造を有し、図１～図３に示すように、有底円筒形であり、上端に開口部３ａを有する。上端の開口部３ａの径と、底部の径とは同じである。本体部３としては、ステンレス製の真空二重構造のものが好ましい。
　本体部３の外形寸法の一例は以下の通りである。
外形寸法　　　　：φ２００×Ｈ３００ｍｍ
開口部　および底部：φ１８９ｍｍ

＜蓋体＞
　蓋体５は、本体部３の開口部３ａに開閉可能に取り付けられる。また、蓋体５は、図１に示すように、開口部３ａと同径の円柱部９を有する。円柱部９が、本体部３の開口部３ａに挿入される。円柱部９は、例えば発泡ポリウレタン、発泡ポリスチレン製の断熱素材で形成され、開口部３ａからの熱侵入を防いでいる。

＜液体窒素吸収材ケース＞
　液体窒素吸収材ケース７は、図４に示すように、有底円筒形のケース部１１と、ケース部１１の内部に交換可能に配設された液体窒素吸収材１３とを有する。液体窒素吸収材ケース７は、本体部３の底部に取り出し可能に配設される。
　液体窒素吸収材１３は、複数枚の円形のシートで形成されている。図４および図５に示すように、ケース部１１の底部に円形シートが積み重ねるように配置されている。
　液体窒素吸収材１３は、例えば、材質がポリプロピレンで、径がφ１８０ｍｍで重ねた状態での厚みが５０ｍｍである。

　液体窒素吸収材１３には、内部に液体窒素が浸漬していく速度を上げるために、複数の穴１５が設けられている（図５参照）。また、この複数の穴１５は、バイアル状の試料を直接差すことができるものであり、試料挿入穴としても機能する。
　この穴１５の形状は、試料等がバイアルの場合の円形状に限らず、例えば、図６に示すように、バッグ状の試料１６が入るような矩形状でもよい。
　なお、液体窒素吸収材１３に設けた穴１５を試料挿入穴として機能させる場合、前記液体窒素吸収材ケース７は、図４および図５に示すように、後述する固定用プレート１９を具備することが好ましい。固定用プレート１９には、液体窒素吸収材１３に設けた穴１５に対応する位置に同形状の開口１７が設けられている。

　前記固定用プレート１９は、液体窒素吸収材１３の上面に載置される。固定用プレート１９は、積層された液体窒素吸収材１３を厚み方向に貫通するように設けられるスペーサー２１を介して固定用ネジ２３でケース部１１に固定されている。これにより、複数枚のシートが積層されてなる液体窒素吸収材１３がケース部１１の内部に固定される。スペーサー２１および固定用プレート１９を用いた液体窒素吸収材１３の固定方法をより詳細に説明すると以下の通りである。

　スペーサー２１は細い円筒形の金具であり、内部にはねじ切りがしてある。ケース部１１の底部には、スペーサー２１に対応するネジ穴が形成されている。まず、ケース部１１の底部下面側から固定用ネジ２３をスペーサー内部にねじ止めする。これにより、スペーサー２１がケース部１１の底部に立設する。次いで複数のシートからなる液体窒素吸収材１３をケース部１１内に載置する。液体窒素吸収材１３には、スペーサー２１に対応する部分にスペーサー挿入孔が形成されているので、このスペーサー挿入孔にスペーサーが挿入するようにして液体窒素吸収材１３を載置する。載置後、液体窒素吸収材１３上に固定用プレート１９を配置し、固定用プレート１９の上面側から固定用ネジ２３をスペーサー２１の内部にネジ止めする。これにより、スペーサー２１をおよび固定用プレート１９にて、液体窒素吸収材１３をケース部１１に取り付けることができる。固定用プレート１９を設置することで、液体窒素吸収材１３は、ケース部１１の底部と固定用プレート１９で挟まれた状態となり、ケース部１１から脱落することがない。
　液体窒素吸収材１３を取り換える際には、液体窒素吸収材ケース７を本体部３から取り出して、固定用プレート１９を取り外せばよい。

　固定用プレート１９には、固定用ネジ２３の挿通孔の他に、液体窒素を液体窒素吸収材１３に染み込ませる際に、液体窒素が通過する通過孔２５が多数形成されている。
　また、前述したように、液体窒素吸収材１３に設けた穴１５を、試料挿入穴として機能させる場合には、固定用プレート１９には開口１７が設けられる。この開口１７は、液体窒素吸収材１３に設けた穴１５と対応する位置に設けられている。例えばバイアル等の試料を開口１７に挿入できる。
　固定用プレート１９は、後述のケース部１１と同様に、熱伝導率の高いアルミニウム又は銅等の金属伝熱体を用いる。

　ケース部１１は、図４に示すように、底部と、底部の周囲から立設して設けられる側壁部２７とを有する。前記側壁部２７は、その外周面が前記本体部３の内周壁に沿って接するように配置されることが好ましい。つまり、前記本体３の内周壁と、ケース部１１の側壁部２７との間には、空間がないことが好ましい。これにより試料収納スペースを広く確保できる。さらには、空間、例えば空気層が存在しないため、断熱効率を高めることができる。
　側壁部２７と、底部とを含むケース部１１は、熱伝導率の高いアルミニウム又は銅等の金属からなる伝熱体によって形成されている。熱伝導率の高い金属を用いることで、液体窒素の冷熱を容器上部へより早く、より低温に伝えることができる。なお、試料収納容器がステンレス製の場合は錆の発生しにくいアルミニウム製がより好ましい。
　ケース部１１の寸法の一例は、φ１８３ｍｍ×Ｈ２００ｍｍである。また、ケース部の厚みは０．５ｍｍであり、側壁部２７の内径はφ１８２ｍｍである。
　なお、上記説明はケース部１１の底部が円形である場合を例示したが、円形に限られることなく、用途および本体部３の形状に応じて、四角形、多角形など形状は選択することができる。

　ケース部１１は、液体窒素吸収材１３の冷熱を伝え、内部に収容される試料を効果的に冷却する機能を有している。このような機能を有するケース部１１が、蓋体５の断熱素材からなる円柱部９と接触すると、断熱素材自体が持つ熱を容器内に伝えてしまうため、ケース部１１と円柱部９とが接触しないようにすることが好ましく、両者間には２～３ｍｍの隙間を設定することが好ましい。

　ケース部１１の側壁部２７は、その上端が本体部３の内壁面の上端と同じとなるような高さを有すると、液体窒素の冷熱を高効率に本体部３の上部まで伝えることができるため、より本体部３内を低温に保つことができる。
　その一方で、上記の通り、開口部３ａからの熱を容器内部に伝えやすくなってしまうため液体窒素の蒸発損失量が増大する。
　そこで、ケース部１１の側壁部の高さは、以下の関係を満たすことが好ましい。
（液体窒素吸収材１３の上端から蓋体５の円柱部９の底部までの距離）：（側壁部の高さ）は、１００:０～９５が好ましく、１００：７０～９０がより好ましい。

　（液体窒素吸収材１３の上端から蓋体５の円柱部９の底部までの距離）：（側壁部の高さが１００：０とは、図７に示すように、ケース部１１の側壁部２７の高さが、液体窒素吸収材１３の高さと同じ場合である。本体部３における収納部分の高さが低いときは、ケース部１１の側壁部２７の高さが、液体窒素吸収材１３の高さと同じであっても、気化した窒素で収納スペース（液体窒素吸収材１３に設けられた穴１５）が十分冷やされる。液体窒素吸収材１３の穴１５に試料を挿入する場合には、ケース部１１の側壁部２７の高さが、液体窒素吸収材１３の高さと同じであってもよい。

　スペースを広く確保するため、ケース部１１の側壁部２７の外径は、本体部３の内径とほぼ同じにすることが好ましい。
　また、容器内を急速に冷却、または低温にしたい場合は伝熱性能を高めるために、側壁部２７の内壁にフィンを設けてもよい。

　液体窒素吸収材ケース７は、本体部３内に取り出し可能に設置されるが、簡易に取り出しが可能にすることが好ましい。例えば、本体部３の開口部３ａの近傍に着脱可能に取り付けられる円環状のケース固定具２９を用いるのが好ましい（図１、図３参照）。
　ケース固定具２９は、本体部３の開口部３ａの内径よりも若干だけ外径が大きいことが好ましい。また、発泡ポリウレタンまたは発泡ポリスチレン等の、断熱性があり可撓性のある部材を用いることが好ましい。ケース固定具２９は、図１に示すように、液体窒素吸収材ケース７を本体部３の内部に配設した状態で、本体部３の開口部３ａ近傍に設置する。

　ケース固定具２９は、その外径が本体部３の内径より若干だけ大きいため、圧縮された状態で本体部３に着脱可能に取り付けられる。このようにすれば、ケース固定具２９が、本体部３に圧入されて、液体窒素吸収材ケース７の上部で本体部３の内壁に対して密接して配設されるので、凍結輸送容器１を傾けても液体窒素吸収材ケース７が抜け出すことがない。
　一方、液体窒素吸収材１３の交換等で液体窒素吸収材ケース７を取り出す際には、ケース固定具２９を少し撓ませて取り外せばよい。

　以上のように、本実施形態の凍結輸送容器１においては、液体窒素吸収材ケース７を取り出して、液体窒素吸収材１３を簡単に交換することができる。このため、液体窒素吸収材１３が劣化または汚染した場合には、交換することができる。

　また、ケース部１１の側壁部２７の高さが、極低温液化ガス吸収材１３の高さよりも高い場合には、側壁部２７が本体部３の内壁に沿っており、液体窒素吸収材１３はケース部１１の底部にのみ配設されているので、内部空間が広く、バック等の大型の試料を収容することができ、従来難しかった大型試料の輸送が可能となる。
　例えば、５０ｍｌのバッグ形状の試料は９５ｍｍ（縦）×８５ｍｍ（横）×１０ｍｍ（厚み）のスペースが必要であるが、従来の一般的なドライシッパーの一部は外径に比べて開口部の径が絞られており、例えば開口部がφ５０ｍｍ～７０ｍｍで設計されているので、このような寸法のドライシッパーには、バック形状の試料を収納することができない。或いは、外径に比べて開口部の径が絞られたドライシッパーでバック形状の試料を収納するためには、さらに外径の大きいドライシッパーを使用しなければならないため、液体窒素の使用量が増加する等の不都合がある。
　これに対して、本実施形態のものでは、本体部３の開口部と底部とが同径とされており、開口部３ａがφ１８９ｍｍであり、また側壁部２７の内径がφ１８２ｍｍであるため、図６に示した態様での収納が可能である。

　また、ケース部１１の側壁部２７の高さが、液体窒素吸収材１３の高さより大きい場合には、蓋体５からの伝熱や外気温の影響を受けるため温度が下がりにくい容器収納スペース上部においても、内容容積を狭くすることなく、低温を保つことができる。
　図８は、本実施形態の凍結輸送容器１の内部の温度状態を示すものであるが、側壁部２７の上部においても約－１５０℃の温度状態を実現できる。
　すなわち、従来例であれば、断熱容器からなる本体部３の底部及び内周壁に含浸材（液体窒素吸収材）を配設していた。これに対して本実施形態の凍結輸送容器１においては、側壁部２７を有する有底筒形のケース部１１を具備し、液体窒素吸収材１３がケース部１１に収容されている。特に、側壁部の高さが極低温液化ガス吸収材の高さよりも高い場合には、試料収納空間の容積を大きく確保しつつ低温保持を実現している。

　なお、同形状の本体部３内に、液体窒素吸収材ケース７を設けることなく本体部３底部に液体窒素吸収材１３を配設した場合、つまり、従来の凍結輸送容器においては、液体窒素吸収材１３の冷熱は本体部３のステンレス製の内壁を伝わることになる。しかしながらステンレスは熱伝導率が低いため上部が冷えにくく、図９に示すように上部温度は約－３０℃の状態となる。このことから、ケース部１１が、液体窒素吸収材１３の高さより大きい高さを有する側壁部２７を具備することには、大きな効果が期待できる。
　なお、図９は、液体窒素吸収材ケース７を有していないことから、ケース固定具２９は不要であり、ケース固定具２９も有していない。
　図８に示す凍結輸送容器１の場合、液体窒素吸収材ケース７を本体部３に設置してから本体部３の内部の温度が－１５０℃以下到達するのに約３０分要し、本体部３内の温度を－１５０℃以下保持できるのは約３００分間であった。

　上記の説明では凍結輸送容器１の本体部３が円筒形である例を挙げて説明した。この場合、本体部３内に収容される液体窒素吸収材ケース７も同様の円筒形となる。
　もっとも、凍結輸送容器１の本体部３は円筒形に限られず、例えば矩形筒形のものであってもよく、この場合には、本体部３内に収容される液体窒素吸収材ケース７も同様の矩形筒形のものとするのが好ましい。
　また、上記の説明では、極低温液化ガスとして液体窒素を例に挙げたが、本発明の極低温液化ガスは液体窒素に限られず、適した吸収材を用いる限り、例えば液体ヘリウムや液体アルゴン等の不活性ガスの液化ガスを用いることもできる。

１　　　凍結輸送容器
３　　　本体部
３ａ　　開口部
５　　　蓋体
７　　　液体窒素吸収材ケース
９　　　円柱部
１１　　ケース部
１３　　液体窒素吸収材
１５　　穴
１６　　バッグ状の試料
１７　　開口
１９　　固定用プレート
２１　　スペーサー
２３　　固定用ネジ
２５　　通過孔
２７　　側壁部
２９　　ケース固定具

Claims

断熱構造を有し、上部に開口部を有する有底筒形の本体部と、前記本体部の開口部に開閉可能に取り付けられる蓋体とを有する凍結輸送容器であって、
　前記本体部は、上部開口部と、底部とが同径であり、
　さらに、前記本体部の底部に取り出し可能に配設された極低温液化ガス吸収材ケースを具備し、
　前記極低温液化ガス吸収材ケースは、有底筒形のケース部と、該ケース部の内部に交換可能に配設された極低温液化ガス吸収材とを有することを特徴とする凍結輸送容器。
　前記ケース部は伝熱体によって形成され、前記本体部の内周壁に沿って配置される側壁部を有し、側壁部の内側空間は試料収納部として機能し、側壁部の高さは、前記極低温液化ガス吸収材の高さよりも高い請求項１記載の凍結輸送容器。
　前記断熱構造を有する本体部が、ステンレス製の真空二重構造を有し、前記ケース部がアルミニウム又は銅で形成されている請求項１または２記載の凍結輸送装置。
　前記ケース部は固定用プレートを具備し、固定用プレート及び極低温液化ガス吸収材には、収納対象試料を挿入するための試料挿入孔が形成されている請求項１～３のいずれかに記載の凍結輸送容器。
　断熱構造を有し、上部に開口部を有する有底筒形であり、上部開口部と、底部とが同径である本体部と、前記本体部の開口部に開閉可能に取り付けられる蓋体とを有する凍結輸送容器の底部に取り出し可能に配設される極低温液化ガス吸収材ケースであって、
　有底筒形のケース部と、該ケース部の内部に交換可能に配設された極低温液化ガス吸収材とを有することを特徴とする極低温液化ガス吸収材ケース。
　前記ケース部は、伝熱体によって形成され、前記本体部の内周壁に沿って配置される側壁部を有し、側壁部の内側空間は試料収納部として機能し、側壁部の高さは、前記極低温液化ガス吸収材の高さよりも請求項５記載の極低温液化ガス吸収材ケース。
　前記ケース部がアルミニウム又は銅で形成されている請求項５または６記載の極低温液化ガス吸収材ケース。