JPH0121923Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、皿小板、リンパ球、ワクチン、皮膚
組繊、精液、受精卵等の動物細胞の外、種子、カ
ルス、菌類等の植物細胞を含む各種細胞類を凍結
するための装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の凍結方法としては、既に収納管
に収容せる緩衝液の中に、上記の如き被凍結物で
ある細胞類等を入れ、この緩衝液を凍結すること
が知られている。

ところで、一般に純粋物質が一定圧力下で冷却
されたときの時間に対する温度変化は、冷却曲線
として知られており、これによると当該物質が凝
固点に達した時点で直ちに凝固が始まるとはかぎ
らず、一般的には当該凝固点よりも低い温度まで
過冷却された後、凝固が始まり、これと同時に温
度が上昇して真の凝固点に達し、さらに全物質の
凝固が終つてから再び温度が低下していくことに
なる。

従つて、従来の単に冷却するだけの上記凍結方
法によるときは、凍結過程において緩衝液が凍結
時に過冷却状態となり、その後に急激な温度上昇
をもたらすことになるから、この温度急変による
当該熱衝撃により細胞類が斃死してしまうという
重大な欠陥を有するのである。

そこで、凝固点温度まで冷却した緩衝液につ
き、その細胞類が配在されていない個所を冷却し
て、当該個所から凝固を成長させ、細胞類に対す
る熱衝撃を回避しようとする凍結方法も提案され
ているが、そのための装置としては、緩衝液の温
度に外気による影響が加わつてしまい、この結果
凝固が行なわれなかつたり、また操作が煩雑であ
つて自動制御になじみにくく実用性に乏しい嫌い
がある。

また、上記装置にあつては、収納管の下端部を
孔や周溝に挿入、起立させる構造であるため、サ
イズの合わない収納管を用いることができず、多
類、多様の収納管を用いて、これらを同時に凍結
するといつたことができない難点があり、当該収
納管を一本毎に出し入れする構造であるため、操
作が繁雑となる欠点があつた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記従来の凍結装置がもつ問題点に鑑み、一度
に多種多量の細胞類につき凍結処理ができ、その
取扱いも簡便にして確実であり、温度制御も行な
い易くして、前記の急激な温度上昇による細胞類
の斃死を確実に回避できるものを提供しようとす
るのが、その目的である。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、上記の目的を達成するため、収納管
内の緩衝液中に細胞類である被凍結物を収容して
起立状態に保持する収納部が、断熱筐体内に区画
形成された凍結室内に収脱自在なるよう配置さ
れ、当該収納部が載置されて収納管底面が当接す
る冷却ブロツクには、液化ガス冷媒をオン、オフ
制御することにより、当該ブロツクを温度調整自
在となし、上記凍結室に隣接の冷却室では、前記
液化ガス冷媒を導入して、これを所望温度のガス
冷媒として凍結室内に送気自在とした凍結装置に
おいて、上記収納部は、多数の収納管を起立状態
にて支持可能にして、上記冷却ブロツク上に載置
される起立支持台により形成され、該起立支持台
は、収納管が挿入可能な底孔を有する載置基板
に、収納管の中間部を支持する支持板がステーを
介して設けられると共に、上記底孔の下端には、
収納管の底面が、下方へ突出した状態にて係止さ
れるようにした細胞類の凍結装置を提供したもの
である。

〔作用〕 載置基板の底孔と支持板の支持孔を収納管が挿
入可能な寸法にすると共に、底孔の下端に収納管
の先端が突出状態にて係止可能な起立支持台とし
たので、多数の異径とした支持用の底孔をもつた
起立支持台とする事により外径や長さの異なる多
種類の収納管を断熱筐体に収脱自在に起立支持さ
せることができ、しかも該起立支持台を冷却ブロ
ツク上に載置することで、同上面に収納管の底面
が当接載置されるので、収納部が該冷却ブロツク
によつて確実に冷却される。

〔実施例〕

次に、本考案を図示の一実施例について説示す
ると、Ａが当該装置であり、被凍結物を収納した
状態で所定位置に支持する収納冷却支持部１と、
該被凍結物を所定条件で凍結する降温制御部２と
から構成され、かつ上記収納冷却支持部１は、被
凍結物が起立状態の収納管内に収納されている収
納部３と、該収納部３を載置自在とした冷却支持
部４とから構成されている。

上記降温制御部２は上記被凍結物を凍結させる
凍結用部５と、該凍結用部５の温度条件を制御す
る制御部６とから構成され、さらに上記凍結用部
５は気相冷却部７と冷却支持部４を冷却するため
のブロツク冷却部８とからなつている。

上記収納部３は、有底筒状とした複数本の収納
管３１が起立支持台３４に挿入立置されるように
したもので、同管３１には、例えばジメチルスル
オキシド（DMSO）やブドウ糖、グリセリン、
クエン酸ナトリウムが蒸留水に溶解されている緩
衝液３２を収容し、該緩衝液３２中に、Ｔセル、
Ｂセル、リンパ球等の血液やワクチン、ガン細胞
等の細胞類である被凍結物３３を投入する。

そして、この際当該被凍結物３３は、熱衝撃を
回避するため、上記緩衝液３２の中程下位に浮遊
させてあり、起立支持台３４の載置基板３５に開
口された底孔３５ａに収納管３１を挿入支承す
る。

この起立支持台３４は、載置基板３５の両端に
コ字状のステー３６が立設されると共に、該ステ
ー３６の中高位には支持板３７が横向支設されて
おり、該支持板３７と上記載置基板３５には前記
多数の収納管３１が挿入支持される支持孔３７ａ
と前記底孔３５ａとが、該収納管３１の外径より
大きな孔径で縦直線上に設けてある。

この載置基板３５は、外側板３５ｂにより形成
した中空部内に断熱材３５ｃを充填し、下底面か
ら複数の嵌合脚３５ｄを突設し、かつ前記底孔３
５ａの下端に、第３図が明示する如く前記収納管
３１の底面が少しだけ下方へ突出した状態で該底
面を受承する支持ブツシユ３５ｅが設けられ、該
支持ブツシユ３５ｅは収納管３１の弧状底面に適
応させて上部内面を弧状に面取形成し、かつ下端
が上記嵌合脚３５ｄより僅かな寸法だけ少なく突
出されるようになつている。

この支持ブツシユ３５ｅと嵌合脚３５ｄとは
夫々収納管３１、冷却ブロツク４６との氷結を避
けるためテフロン等のプラスチツク材により形成
するのがよい。

また、上記ステー３６の中央部には起立支持台
３４を運搬する際に用いるグリツプ３６ａが設け
られている。

さらに、前記冷却支持部４は、第１図に示す如
く、凍結装置Ａの外壁を構成する断熱筐体４１
と、該断熱筐体４１の内部底位置にあつて、前記
起立支持台３４を載置自在とした冷却基台４２と
からなり、上記断熱筐体４１は筐本体４３の上面
開口部を開閉蓋４４により開閉自在に閉塞して、
内部に後述する凍結室４７を形成し、これら断熱
筐体４１と開閉蓋４４は、断熱板材の中空内部に
断熱材が充填された断熱板により形成されてい
る。

また、上記冷却基台４２は、下面側の断熱基台
４５と冷却ブロツク４６とからなり、該冷却ブロ
ツク４６上に前記起立支持台３４を載置したと
き、前記嵌合脚３５ｄの嵌合係止される嵌合凹部
４６ａが形成され、この係止によつて両者が位置
決めされると共に、前記底孔３５ａから突出して
いる収納管３１の底面が冷却ブロツク４６の上面
に当接することで収納部３が冷却されることにな
る。

ここで当該冷却ブロツク４６は冷却効能を向上
させるため銅等の熱良導材からなり、これに前記
ブロツク冷却部８が付設されている。

該ブロツク冷却部８として、図示したものは上
記冷却ブロツク４６内に同ブロツク４６全体を均
一に冷却するため、所定間隔で蛇行配列された冷
却路５０に、冷媒入路８１と冷媒出路８２を連結
し、冷媒入路８１の電磁弁８３の開成によつて、
当該冷却路５０にLN₂等の液化ガス冷媒が流過す
るが、この際冷却ブロツク４６に埋め込まれた温
度センサー６４からの入力により後述の制御部６
が電磁弁８３の開閉を調節して冷却路５０を流過
する冷媒量を調節し、これによつて冷却ブロツク
４６の温度を調整し得るようになつており、当該
冷媒は冷媒タンク５１の供給パイプ５２から分流
供与されるようになつている。

さらに、前記凍結部５の気相冷却部７は、上記
断熱筐体４１の外部に設置された前記冷媒タンク
５１の供給パイプ５２から分流された望ましくは
２つの流入パイプ７１ａ，７１ｂに電磁弁７２
ａ，７２ｂが夫々連結されると共に、同弁７２
ａ，７２ｂからノズル７４ａ，７４ｂを設けたガ
スパイプ７３ａ，７３ｂを突出した構成となつて
いる。

従つて、上記気相冷却部７により、冷媒タンク
５１から給送された液化ガスが、上記ノズル７４
ａ，７４ｂから噴霧され、これが該ノズル７４
ａ，７４ｂの前方位置に直交状にて設けられた拡
散板７５に衝当して凍結室４７に拡散するが、こ
れは同室４７内に設けられたモーター７６により
駆動されるフアン７７によつて凍結室４７全体に
拡散され、これにより収納部３における緩衝液３
２が冷却されることとなる。

さらに、制御部６は、温度計測部６２を付した
温度コントローラー６１を具備し、この温度計測
器６２に凍結室４７の雰囲気温度を感知する雰囲
気温度センサー６３が接続され、上記温度センサ
ー６３からの入力により、当該コントローラー６
１が前記電磁弁７２ａ，７２ｂの夫々を開閉制御
し、併せて前記フアン７７の前面に設けられた電
気ヒーター７８をもON−OFF制御し凍結室４７
の温度を所望温度に調整できるようになつてい
る。

上記雰囲気温度センサー６３は、凍結室４７内
にあつて、上記電気ヒーター７８より収納部３寄
りの雰囲気に配置するのが好ましい。

尚、図中４７′は凍結室４７に設けた排気口で
ある。

次にその用法について説明する。

先ず、外部に取り出されている起立支持台３４
に、緩衝液３２を収容した収納管３１を挿入し、
同管３１の先端を第３図のように支持ブツシユ３
５ｅに衝当させて立置し、これらの緩衝液３２中
には、適所に前記細胞類である被凍結物３３を配
しておくのであり、この際前記の如く収納管３１
の底面が支持ブツシユ３５ｅの下端よりやや突出
した状態となる。

もし、被凍結物の比重が緩衝液より大きく、そ
れが収納管低部に沈降してしまう時は第４図に示
す如く、綿栓３２′を適当量詰めて、その上にフ
イルム３２″をのせて、当該フイルム３２″上に被
凍結物が載る様にすれば良い。

つゞいて、この起立支持台３４を断熱筐体４１
内に入れて、嵌合脚３５ｄを嵌合凹部４６ａに嵌
合させることで、冷却ブロツク４６の定位置にセ
ツトすると共に、支持ブツシユ３５ｅの下端面が
冷却ブロツク４６の上面に当接され、収納管３１
の底面が第４図に示すように突出量だけ上昇変位
し、上記当接が収納管３１の全重量によつて確実
なものとなる。

上記起立支持台３４が冷却ブロツク４６上にセ
ツトされた状態において、制御部６に通電し、電
磁弁７２ａ，７２ｂ，８３を励磁して開成させる
ことで、ノズル７４ａ，７４ｂから冷媒ガスを噴
出させ、同時に冷却ブロツク４６の冷却路５０に
は液化冷媒をそのまま流過させ、これによつて冷
却された冷却ブロツク４６により収納管３１を介
して、上記緩衝液３２の下端部を冷却し、これと
共に該緩衝液３２の上部はフアン７７によつて拡
散された冷媒ガスによつて冷却する。

この際、被凍結物３３の凍結は、次のようにし
て行われる。

まず、前記コントローラー６１による電気ヒー
ター７８および電磁弁７２ａ，７２ｂ，８３の制
御によつて、凍結室４７と冷却ブロツク４６を所
要温度に調整することで、第５図の第１時間帯ａ
に示す如く、冷却ブロツク４６を同図の実線イに
示すように、収納管３１，３１……に収容されて
いる緩衝液３２の凝固点に達する迄降温させ、当
該温度に保持させる。

また、これと同時に同図の鎖線ロのように凍結
室４７に送られる冷媒ガスの供給を調節すること
で、雰囲気温度を所要温度に調整させるが、当該
降温温度は冷却ブロツク４６の第１時間帯ａにお
ける最終時点にあつて、凝固点よりも約５℃程度
高温となるよう制御する。

次に、第２時間帯ｂにあつては、上記凝固点に
保持されていた冷却ブロツク４６を、−35℃程度
となるまで降温させるが、このとき凍結室４７が
前記の降温を続け、上記の如く冷却ブロツク４６
が−35℃に達した時点で、凝固点となるよう制御
する。

さて、上記の通り冷却ブロツク４６を降温制御
すれば、同ブロツク４６に載置されている収納管
３１の下端部の緩衝液３２も、第５図のイ′に示
す通り降温し、第２時間帯ｂにあつて、当該部分
の緩衝液３２が一部過冷却を起こして結晶の核が
形成され、以後当該結晶が上方へ向け成長してい
くこととなる。

次に、第３時間帯ｃにあつては、収納管３１内
の緩衝液３２を、全て凍結してしまうため、凍結
室４７および冷却ブロツク４６が恒温状態に保持
されるように制御するのである。

さらに、第４時間帯ｄと第５時間帯ｅでは、凍
結室４７だけを図示の如く最終凍結温度まで降温
制御することになるが、このような一連の降温制
御により、被凍結物近傍の緩衝液温度は、同図の
２点鎖線ロ′に示す如く、凍結室４７の降温状態
ロとは位相のずれた降温となるから、過冷却現象
を生ずることなく、被凍結物３３が凍結される。

さて、以上の如き制御を行うに際して、コント
ローラー６１は一般的にプログラマブルコントロ
ーラーが用いられる。

これによつて、時間設定、降温速度の設定が自
在に行える為、所望の温度制御を容易に自動的に
行う事ができる。

併せて、当実施例における２ケのノズル７４
ａ，７４ｂについても例えば、凍結室４７の雰囲
気降温時において、即ち第５図にあつては、第１
時間帯ａ、第２時間帯ｂ及び、第４時間帯ｄ以降
においては、２ケのノズル７４ａ，７４ｂの両方
から冷媒を噴出させ、又、他の時間帯、即ち第５
図にあつては、第３時間帯ｃにあつては、片方の
ノズル、例えば７４ａのみから冷媒を噴出させる
様にして、凍結室４７内に噴出する冷媒の量を降
温時に多く、恒温保持時に少くなる様にすればよ
り温度制御が円滑に正確に行えるのである。

〔考案の効果〕

載置基板の底孔と支持板の支持孔が収納管の挿
入可能な孔径になつており、底孔の下端に収納管
の底面が下方へ突出の状態にて係止可能な起立支
持台としたので、異径の底孔をもつた起立支持台
の準備により一定サイズの収納管のみでなく、多
種多様の収納管を冷却可能に起立支持することが
でき、広範囲に使用可能となり、設備コストが低
減されるだけでなく、起立支持台を冷却ブロツク
上に置くだけの操作で、収納管の底面と同ブロツ
クとを確実に当接させることができ、凍結作業を
失敗なく容易かつ迅速な操作で行うことができ
る。

さらに、起立支持台は、多数本の収納管を同時
に起立可能としたので、多量の収納管を起立支持
台ごと冷却ブロツク上に着脱できるため、操作性
も良好であり大量処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

図は本考案に係る装置の一実施例を示し、第１
図は装置全体の縦断正面図、第２図は第１図の
−線に沿う断面図、第３図は起立支持台に収納
管を挿入したときの要部拡大断面図、第４図は収
納管を支持した起立支持台を冷却ブロツク上に載
置したときの要部拡大断面図、第５図は同装置の
稼動状況を示す各部の温度制御経過図表である。 ３……収納部、３１……収納管、３２……緩衝
液、３３……被凍結物、３４……起立支持台、３
５……載置基板、３５ａ……底孔、３６……ステ
ー、３７……支持板、４１……断熱筐体、４６…
…冷却ブロツク、４７……凍結室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 収納管内の緩衝液中に細胞類である被凍結物を
   収容して起立状態に保持する収納部が、断熱筐体
   内に区画形成された凍結室内に収脱自在なるよう
   配置され、当該収納部が載置されて収納管底面が
   当接する冷却ブロツクには、液化ガス冷媒をオ
   ン、オフ制御することにより、当該ブロツクを温
   度調整自在となし、上記凍結室に隣接の冷却室で
   は、前記液化ガス冷媒を導入して、これを所望温
   度のガス冷媒として凍結室内に送気自在とした凍
   結装置において、上記収納部は、多数の収納管を
   起立状態にて支持可能にして、上記冷却ブロツク
   上に載置される起立支持台により形成され、該起
   立支持台は、収納管が挿入可能な底孔を有する載
   置基板に、収納管の中間部を支持する支持板がス
   テーを介して設けられると共に、上記底孔の下端
   には、収納管の底面が、下方へ突出した状態にて
   係止されるようにした細胞類の凍結装置。