JPH06323712A

JPH06323712A - 霧化した極低温液滴の閉じ込め帯域を用いて凍結粒子を製造する方法および装置

Info

Publication number: JPH06323712A
Application number: JP5333970A
Authority: JP
Inventors: Nicholas R Fermani; ニコラス・ロツコー・フエルマーニ; Mark G Fletcher; マーク・ジヨージ・フレツチヤー
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1993-04-20
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1994-11-25
Also published as: EP0871001B1; DE69415849T2; EP0621453B1; EP0621453A1; DE69433251D1; DE69433251T2; DE69415849D1; EP0871001A2; US5475984A; EP0871001A3

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】均一な形状で均質に凍結した液体粒子を製造
し、全規模生産需要を支えることができ、凍結室の内側
への製品の堆積や部分凍結粒子による製品歩留りロスを
最小限に抑えることのできる装置および方法を提供す
る。【構成】本発明による液体製品の凍結粒子製造装置お
よび方法は、凍結しようとしている液体製品の小滴を導
入する液体製品ノズルと、液体製品小滴から離れた向き
に極低温液を導入する複数の極低温液ノズル１２とを有
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】本発明は、液体の凍結粒子を製造する装
置および方法に関し、一層詳しく言えば、液体の小滴を
導入するための液体ノズルと、極低温液の霧化小滴の閉
じ込め帯域を形成して液体小滴を凍結させ、凍結粒子を
製造する複数の扁平な噴霧極低温ノズルとを有する装置
に関するものである。

【０００２】

【背景技術】生物学的水溶液および懸濁液から物理的に
均一で化学的に均質な球形の凍結粒子を形成すること
は、製薬産業、診断産業にとって単位用量錠の製造上必
須である。物理的に均一な粒子はかさ密度の変動を最小
限に抑え、約１パーセント以下の重量変化で錠剤を製造
することのできる錠剤製造法を可能とする。粒子の化学
形成が均質であるということは、正確な単位用量を保証
するのに必要である。製造上の観点から、種々のタイプ
の錠剤製造装置で作られた凍結粒子が球形粒子の自由流
動特性を示すことが望ましい。さらに、これら所望の特
性を持つ凍結粒子を得るためのいかなる製造法も、一般
的に高価な薬剤や他の原料を相殺するように効率よく稼
働しなければならない。

【０００３】顆粒状の製品を製造する際に用いられる公
知の技術としては、ドライブレンディング、直接圧縮、
湿式造粒、製品核を個別の成分でコーティングすること
による粒子製造、流動化ベッド造粒および凍結粒子の噴
霧凍結がある。

【０００４】噴霧凍結法は、一般的には、その特徴のあ
る急速凍結の結果として非常に均一な粒子を作る。しか
しながら、噴霧凍結法は、一般に、高価な薬剤や比較的
大きな製品ロスの可能性により高価な技術である。

【０００５】代表的な噴霧凍結法としては、凍結すべき
溶液を液体冷凍剤の流れあるいは噴霧体に衝突させる方
法、凍結すべき溶液を液体冷凍剤浴の表面に噴霧する方
法、凍結すべき溶液を凍結帯域を通して噴霧する方法が
ある。この凍結を行うのに普通に用いられる冷凍剤の例
としては、液体窒素、液体二酸化炭素、フルオロカーボ
ン類がある。これら公知の方法の欠点のいくつかとし
て、製造販売需要を支援するには処理量が不充分である
ということ、凍結室の側壁面上での部分凍結または堆積
あるいはこれら両方による製品のロスならびに極低温液
の使用が効率よくないということがある。

【０００６】1972年11月20日出願、1974年６月６日公告
のドイツ国特許第2,556,790号が、液体冷凍剤と液体製
品を衝突させる円錐形の下方部分を有する凍結容器で水
様抽出物を強凍結する方法を開示している。製品を下向
きに噴霧し、冷凍剤を上向きに噴霧する例、製品、液体
冷凍剤の両方を上向きに噴霧する例、製品を上下の両方
向へ噴霧し、液体冷凍剤を上向きに噴霧する例を含む３
つの開示例のうちの１つによって衝突が起きる。この装
置の欠点は凍結製品が液体冷凍剤ノズル、噴霧室の漏斗
状底に付着し、歩留りロスを生じる傾向があるというこ
とである。

【０００７】1990年８月28日に発行された米国特許第4,
952,224号が、霧化液体脂肪の下向きに噴霧流と液体窒
素または液体二酸化炭素の複数の半径方向内向きの個別
の噴霧ジェットとを有し、この噴霧ジェットが液体脂肪
小滴の下向きの噴霧流を取り囲み、それと衝突する装置
を開示している。この装置の個別の噴霧ジェットは、液
体冷凍剤と製品の高速接触により製品の不均一な凝集塊
を生じがちである。さらに、製品が液体冷凍剤と接触す
る時間が限られているために、少なくとも若干量の製品
は凍結されない傾向がある。

【０００８】1985年７月18日に発行されたイタリア国特
許第2,659,546号に開示されている食品凍結装置は、円
錐形の下方部分を有する断熱凍結室と、この室の頂部中
央に設置した垂直方向下向きの噴霧を行う液体冷凍剤ノ
ズルとを有する。複数の製品ノズルが中央冷凍剤噴霧流
の側部のまわりにそこに向かって分布させてある。この
装置を用いると、製品供給・制御系統に生じがちな変
動、たとえば、製品供給ポンプ内の圧力変化やノズル内
の脈動により、連続的な製造過程で生じる粒度の変動が
許容できないほど高くなる傾向がある。

【０００９】こうして、均一な形状で均質に凍結した液
体粒子を製造し、全規模生産需要を支えることができ、
凍結室の内側への製品の堆積や部分凍結粒子による製品
歩留りロスを最小限に抑えることのできる装置および方
法が必要とされている。

【００１０】

【発明の概要】従来技術の欠点の多くは本発明の装置お
よび方法によって解消される。本発明の装置および装置
によれば、処理量または歩留りを最小限に抑え、装置の
内壁面への部分凍結あるいは堆積またはこれら両方のロ
スを最小限に抑え、さらに極低温液の有効使用を最小限
に抑えながら物理的に均一で化学的に均質な粒子を製造
することができる。物理的に均一という用語はほぼ同じ
サイズ、形状、密度を意味する。

【００１１】本発明は、液体製品の凍結粒子を製造する
ために極低温液を利用する装置において、（ａ）ハウジ
ングと、（ｂ）内部閉じ込め領域を構成する極低温液の
ほぼ連続した環状の下向きの周壁を製造するための少な
くとも３つの極低温液ノズルを包含する手段と、（ｃ）
ハウジング内に設置してあり、閉じ込め帯域に液体製品
の小滴を導入する液体製品ノズルとを包含し、それによ
って、極低温液が液体製品小滴を凍結して凍結粒子を製
造することを特徴とする装置に関する。

【００１２】本発明のまた別の局面は、ハウジング内で
液体製品の凍結粒子を製造するの極低温液を利用する方
法において、（ａ）ハウジング内へ環状に下向きに極低
温液を導入して極低温液のほぼ連続した下向きに周壁を
作り、内部閉じ込め帯域を構成する段階と、（ｂ）閉じ
込め帯域内へ液体製品の小滴を導入する段階とを包含
し、それによって、極低温液が液体製品小滴を凍結して
凍結粒子を製造することを特徴とする方法に関する。

【００１３】本発明の装置および方法は、非常に均一で
均質な粒子を最小限のぷろせす歩留りロスで提供するこ
とによって従来技術よりも意味のある利点を与える。歩
留りロスは、本発明の装置の動作中、極低温液ノズルの
形態が液体製品小滴が導入される極低温液の小滴の閉じ
込め帯域の形態の側部を形成するという点で最小限に抑
えられる。閉じ込め帯域は、少なくとも３つの液体ノズ
ルを用いて下向きの扁平な噴霧ぱたあんでハウジング内
へ極低温液を導入することによって作り出される。液体
製品の小滴は閉じ込め帯域内に入り、下向きに送られ、
閉じ込め帯域の壁面に衝突したり、そこを通り抜けたり
することがない。

【００１４】

【発明の好ましい実施例の説明】図１、２を参照して、
ここには本発明による液体製品の凍結粒子を製造する装
置の好ましい実施例が示してある。この装置は、ほぼ円
筒形のハウジング６と、凍結すべき液体の小滴を導入す
るための液体製品ノズル、たとえば、噴霧ノズル８と、
極低温液を下向きにハウジング６内へ導入して閉じ込め
帯域すなわち極低温液小滴３６のカーテンを形成し、そ
れによって、極低温液が液体製品小滴６３を凍結して凍
結粒子を製造する複数の極低温液ノズル１２とを包含す
る。

【００１５】図１、３は、本発明の液体製品ノズルとし
て用いるのに適した霧化ノズル１８を示す。これらの霧
化ノズル８は、この技術分野では公知であり、市販もさ
れている。霧化ノズル８は、ハウジング６内へ下向きに
向いており、液体製品を垂直方向下方へ放出し、図示し
ない源から矢印２０によって示すように流れるガス、た
とえば、窒素または空気を環状流路６０を通して強制的
に圧送するようになっている。環状の流路６０は、中央
配置のチューブ６２を取り囲んでおり、そこを通して矢
印１８で示す液体製品が圧力の下に放出され、ガス２０
が放出する液体製品を液体製品小滴６３に分解する。窒
素は霧化ノズル８で用いる好ましい不活性ガスである。
液体製品が放出される霧化ノズル８の端は下向きにテー
パが付いていて薄い環体を形成し、この環体を通してガ
スが高速で逃げ、液体製品まわりに配置される。この霧
化ノズル８は、一般に、約８〜約４３００μｍのサイズ
範囲の小滴を製造するのに有用である。

【００１６】超音波ノズル、液圧ノズル、空気圧ノズル
を含めて公知タイプの小滴形成ノズルまたは霧化ノズル
のいくつかを液体製品ノズルとして使用できる。本発明
で用いるに適した超音波ノズルの一例として、ニューヨ
ーク州ポウキプシー市Sono-Tek Corp.が市販しているモ
デル８７００ノズルがある。適当な液圧ノズルの一例と
しては、Spraying Systems Co. (Wheaton, Ill)の市販
するモデルＳＵ−５がある。空気圧ノズルが好ましい。

【００１７】図１、２を参照して、好ましいハウジング
６は上方プレート３０とこの上方プレート３０の直径よ
りも大きい直径を有する垂直配置のシリンダ２８とを有
し、上方プレート３０およびシリンダ２８は截頭円錐形
部分２６によって連結している。この截頭円錐形部分２
６は、上方プレート３０の直径と同じ上方円錐直径部
と、シリンダ２８の下方直径部と同じ下方円錐直径部と
を有する。

【００１８】上方プレート３０の直径は、複数の極低温
液ノズル１２、霧化ノズル８のような液体製品ノズルな
らびにもし用いるとして複数の極低温液ノズル１２と液
体製品ノズルの間に設けるバッフル６の存在を許すほど
大きくなければならない。

【００１９】截頭円錐形部分２６は、極低温液小滴の閉
じ込め帯域の形成を許すほど充分な長さを持つように設
計してあると好ましい。

【００２０】シリンダ２８の下方直径部は截頭円錐形部
分２６の下方円錐直径部によって構成されている。シリ
ンダは、凍結製品粒子および極低温液からハウジング６
のシリンダ２８の下端部内へ蒸発した可能性のあるなん
らかのガス状凍結剤を閉じ込め、方向付けるに充分な長
さでなければならない。

【００２１】好ましくは、本装置は凍結粒子のための収
集手段３４を備える。手動、完全自動を問わず本発明の
装置から凍結粒子を取り出すためのコンベヤ式システム
であるトレイのような比較的簡単な装置を含めて、ハウ
ジング６内で作られた凍結粒子を捕らえ、保持するのに
充分な大きさの任意の収集手段３４を使用し得る。この
収集手段３４は凍結粒子の凍結温度より低い温度に保
ち、凍結粒子が融けるのを防ぐようになっていなければ
ならない。このような低温は、好ましくは、極低温液の
ガス状凍結剤への蒸発で生じる冷却効果を用いて維持す
ることができる。

【００２２】好ましくは、バッフル１６を極低温液ノズ
ル１２と霧化ノズル８の間に設ける。このようなバッフ
ル１６は極低温液ノズル１２によってハウジング６内へ
導入された極低温液から液体製品ノズル８をシールドす
るのに役立つ。バッフル１６は霧化ノズル８と極低温液
ノズル１２の間にこのバッフルを保持するに充分な任意
の手段によって支持し得る。なお、バッフルは液体製品
ノズル８をシールドするに充分な深さまで霧化ノズル８
と極低温液ノズル１２の間に延びていなければならな
い。

【００２３】ここで、「液体製品」なる用語は、均一な
球形の粒子に凍結するようになっている任意の液体を意
味する。好ましい液体製品としては、診断薬や製薬剤と
して有用な水溶液があり、限定するつもりはないが、酵
素、抗体、抗原、ビタミン、ホルモンのような溶解蛋白
質を含有する溶液や他の生物学的物質、たとえば、核
酸、抗体および種々の薬剤の溶液も含む。このような診
断薬の例としていは、乳酸やエチルアルコールを測定分
析するためのトキコロジー・テストで用いることができ
るニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤ）お
よびアルファ−ヒドロキシブチレートでヒドロゲナーゼ
を測定分析するのに用いることのできるＮＡＤ−還元ジ
ソジウム塩トリヒドレート（ＮＡＤＨ）のような生物学
的に活性のある物質の水溶液がある。この場合、その量
は乳酸でヒドロゲナーゼ（ＬＨＤ）のイソ酵素ＬＤ１、
ＬＤ２の量に関係することができる。これらの生物学的
活性物質は、好ましくは、マンニトールまたはトレハロ
ースのような賦形剤およびカーボワックスのような潤滑
剤と組み合わせる。診断薬として使用するに適し、本発
明に従って凍結できる液体製品の他の例として、pseudo
cholinesterase (PCHE)を測定するのに有用な有機染料
ジクロロインドフェノールのような化学指示薬化合物の
溶液や、水に浮遊させたクレアチンキナーゼＭＢ（ＣＫ
ＭＢ）単クローン抗体被覆二酸化クロム粒子のスラリ
（クレアチンキナーゼのＭＢイソ酵素のテストに使用で
きる）のような懸濁液がある。

【００２４】本発明の重要な局面の１つは、本発明の装
置および方法を用いて製造した凍結粒子がその元の液体
製品の生物学的、化学的特性を保持するということであ
る。たとえば、酵素のような溶解蛋白質を含有する液体
製品を本発明を用いて凍結し、液体製品の酵素活性を保
持する粒子を製造することができる。

【００２５】ここで、「液体製品ノズル」なる用語は、
本発明の装置へ凍結すべき液体製品の小滴を導入するの
に用いることができる任意のノズルを意味する。液体製
品の小滴は所望の凍結粒子のサイズに応じて変わる。し
たがって、液体製品ノズルは所望の凍結粒子を得るのに
充分なサイズの小滴を得るように選ばなければならな
い。本発明の装置を用いて製造した凍結粒子の好ましい
粒度範囲は約７５〜６００μｍである。

【００２６】いくつかのタイプの極低温液ノズルが本発
明で用いるに適している。扁平で平らなまたは湾曲した
噴霧パターンを製造する極低温液ノズルが好ましい。極
低温液ノズルとして用いるに適したノズルの一例として
は、Spraying Systems, Inc.の市販するモデル＃HVV 95
10 がある。

【００２７】本発明の重要な特徴のうちの１つは、極低
温液ノズル１２が液体製品小滴６３のまわりに閉じ込め
帯域またはカーテンを形成する噴霧パターンを製造する
ように極低温液を放出すべく設置してあるということで
ある。閉じ込め帯域は極低温液のほぼ連続した環状の下
向き周壁によって形成される内部領域によって構成され
る。この閉じ込め帯域を形成するには少なくとも３つの
液体製品ノズルが必要である。３つの極低温液ノズルに
よって形成される閉じ込め帯域は三角形である。

【００２８】好ましくは、４または６の極低温液ノズル
を用いて、それぞれが下向きの扁平な噴霧パターンを作
る。このようなノズルの４つでこの好ましい噴霧パター
ンを用いて作った閉じ込め帯域は、正方形または矩形の
ようなボックスの形である。図６はこの形態を示してい
る。

【００２９】液体製品小滴６３のまわりに閉じ込め帯域
を形成することによって、本発明の装置は、装置ハウジ
ング６の側面に衝突したり、付着したりしない均一な球
形サイズ、均質な化学的組成物の凍結粒子を製造するこ
とのできる連続的な高歩留り製造プロセスを提供する。
極低温液ノズル１２は、スリット形状のオリフィスを有
し、このオリフィス（図４Ａ）は、扁平あるいは平らな
噴霧パターンとして極低温液を放出し、平らな部分が種
々の噴霧角度を定める種々のスリット・サイズで入手で
きる。

【００３０】図７は、極低温液噴霧３６によって形成さ
れた噴霧溶液６３まわりの閉じ込め帯域９７を示してい
る。

【００３１】ここで、「ハウジング」なる用語は、液体
製品小滴を凍結する室を意味する。ハウジング６は極低
温液から蒸発した可能性のあるなんらかのガス状凍結剤
を閉じ込める。ハウジング６はいかなる蒸発したガス状
凍結剤も逃げることができるように通気してなければな
らない。本発明で用いるに適したハウジング６は、矩
形、正方形、円筒形を含めて種々の形状を持ち得る。ハ
ウジング６の上部は極低温液と液体製品小滴６３の導入
および凍結粒子の形成に用いると好ましい。ハウジング
６の下部は凍結粒子を収集したり、極低温液から蒸発し
た可能性のある任意のガス状凍結剤を逃がすのに用いる
と好ましい。ハウジング６は断熱する必要はなく、非断
熱ハウジング６が好ましい。

【００３２】極低温液ノズル１２の好ましい形態は、リ
ング・マニホルド１０内に設置した４つのノズルであ
る。これらの好ましい極低温液ノズル１２が下向きの平
らなまたは扁平な噴霧パターンを作る。極低温液は、２
２で示すように、チューブ１４を通してリング・マニホ
ルド１０内へ導入される。極低温液ノズル１２のための
マニホルドへ螺合させた複数のノズルを使用することに
より、ハウジング６内へ３６で示す極低温液の平らな流
れを導入することができる。これら極低温液の平らな噴
霧流は、所定量の液体製品についての最大量の凍結粒子
を製造するに充分でなければならず、また、装置のハウ
ジング６内への極低温液小滴およびガス状凍結剤の均一
な閉じ込めが行え、凍結粒子の連続製造に有用となるよ
うにしなければならない。極低温液噴霧小滴は、極低温
液がハウジング６の底から漏れない程度に小さくなけれ
ばならない。複数の極低温液の平らな噴霧流によって作
り出される閉じ込め帯域の形成は、極低温液と液体製品
小滴６３の間で最適な熱伝達を行えるという点で重要で
ある。

【００３３】シリンダ２８の下方出口の温度は約−１０
０℃〜約−１８０℃に維持すると好ましい。この温度範
囲は、普通は、極低温液の選択、極低温液流量の調節お
よびノズルのサイズ、数によって得ることができる。こ
の温度範囲が達成できない場合には、液体製品流量を調
節し、装置内への液体製品流量を低下させるとよい。

【００３４】最初、液体製品流量は約３００ミリメート
ル／分(ml／min)に調節し、霧化ガス圧力を約１１ポン
ド／平方インチ(psi)に調節することができる。液体製
品流量および霧化圧力を調節することによって、所望の
粒度を得ることができる。たとえば、望ましくない小さ
い粒度は霧化圧力を低下させることによって補正でき
る。所望の粒度を得るのに最適化することのできる他の
変数としては、極低温液流量、液体製品および極低温液
ノズル１２のタイプの選択およびハウジング６の選択が
ある。

【００３５】図５は本発明の液体製品ノズルとして用い
るに適した超音波ノズル組立体６４を示している。この
超音波ノズル組立体６４は、この分野では公知であり、
市販されている。超音波ノズルは、ノズルの電気発生振
動によって液体製品の小滴を作り出し、普通は、約１０
〜約１００μｍのサイズ範囲内の小滴を作るのに有用で
ある。超音波ノズル組立体６４は、軸線方向に突出する
ねじ付きボス４３と中空コア４９とを備えるノズル４２
を有する。一対の圧電結晶３８（それぞれが対応する電
極３９、４０を有する）がボス４３上に設けてある。結
晶３８はボス４３へバックピース４４を螺合させること
によって所定位置に保持される。ノズル４２、結晶３
８、電極３９、４０およびバックピース組立体４４は、
前後のＯリング４７、４８によって螺合したた前後のハ
ウジング４５、４６内に弾力的に指示されている。超高
周波電気信号が入力電力３９に通じるコネクタ３７を介
して圧電結晶ディスク３８、３９に供給される。アース
はアース・ラグ４１に通じる電極４０を介して行われて
いる。この電気信号は電気励起周波数で結晶３８、３９
を膨張、収縮させ、Ｏリング４７、４８上に弾力的に装
着したことによりノズル４２およびバックピース４４を
振動させる。中空コア４９内へ導入された液体製品はこ
の振動エネルギの若干を吸収する。振動エネルギは液体
内の波動をセットアップし、そのピークは不安定とな
り、その下の液体から剥離し、ノズル５０の先端に細か
いミストを生じさせる。

【００３６】ここで、「極低温液」なる用語は、液体薬
剤の噴霧流を大気条件の下で粒子に凍結できる任意の液
体を意味する。本発明で使用できる種々の極低温液とし
ては、窒素、二酸化炭素、アルゴンおよび種々のフルオ
ロカーボンがある。好ましくは、使用される極低温液は
窒素である。

【００３７】ここで、「極低温液ノズル」なる用語は、
本発明の装置へ極低温液を導入することのできる任意の
ノズルを意味する。

【００３８】実施例１液体製品の凍結粒子を製造する装置の構造

【００３９】本発明に従って液体製品の凍結粒子を製造
するために設計、構築した装置の一例は図１の２つの円
形部分と頂部プレート３０（相互に溶接してある）とか
らなっていた。

【００４０】下方部分は直径１４インチ、高さ４８イン
チの両端開放の垂直配置下方シリンダ〔図２（２８）〕
であった。截頭円錐形中間部分〔図２（２６）〕は、１
４インチの下方直径部、９¹/₂インチの上方直径部およ
び１０インチの高さを持っていた。頂部プレート〔図１
（３０）〕は、中央に３インチ直径の孔を持つ９¹/₂イ
ンチ直径のディスクと、下方に延びる１.５インチバッ
フル〔図１、３（１６）〕とからなるものであった。

【００４１】容器の頂部プレート３０を含むすべての部
分は、０.１２５インチ厚の３０４番ステンレス鋼で作
ったものであり、容器全体は製品収集ボックス（５）の
頂部を通して装着した。

【００４２】極低温液ノズル〔図１（１２）〕は中空の
リング・マニホルド〔図１（１０）〕に螺合した。この
リング・マニホルドは、０.１８７インチ厚の３０４ス
テンレス鋼を用いて、内径３インチ、外径６インチ、１
インチ×３／４インチ矩形横断面をもって作った。極低
温液ノズル（１２）は、４つのSpray Systems Model951
0であり、それらをリング・マニホルド〔図１（１
０）〕の底まわりに等間隔で配置した。ノズル１２は霧
化ノズル８まわりに配置した。

【００４３】極低温液は、リング・マニホルド１０の中
空内部を通してノズル〔図１（３６）〕から圧送するこ
とによって装置のハウジング６内へ導入した。

【００４４】３つの等間隔の１インチ長、インチ直径
の垂直柱〔図１（３２）〕をリング・マニホルド１０の
頂部に取り付けてハウジング６内にリング・マニホルド
を支持した。これらの柱の底部はリングに溶接した。柱
の頂部はタップ加工して¹/₄−２０×³/₄インチのねじ山
を形成した。これらのねじ山は容器の頂部プレート３０
にリング・マニホルド１０を中央装着する手段となる。
普通のバルクヘッド管継手（図示せず）もリング・マニ
ホルド１０の頂部に取り付けた。これは半インチ直径の
極低温液供給管〔図１、３（１４）〕を取り付けること
ができ、リング・マニホルド１０の中空内部へ極低温液
〔図１、２、３（２２）〕を供給することができる。

【００４５】液体製品ノズルは、１.１ミリメートル（m
m）開口を備えた空気圧霧化ノズル〔図１、（８）〕(Mo
del SU-5、 Spraying Systems, Inc.)であった。霧化ノ
ズル８は、上部プレート３０の中央孔内にクロスバーを
用いて中央装着した。その結果、霧化ノズル８の先端は
極低温液ノズル（１２）の先端と面一である。蠕動ポン
プ（ポンプモデル7520-00号、 Master Flex Co.)を用い
て液体製品を霧化ノズル８に供給した。

【００４６】実施例２クレアチンキナーゼ−ＭＢ（ＣＫＭＢ）免疫測定法で有
用なＣＫＭＢ診断薬の凍結粒子を製造すること

【００４７】１０リットル（Ｌ）のステンレス鋼ポット
に１７０３ミリリットル（ml）の脱イオン水を加えた。
以下の成分を添加し、混合し、順次に溶解した。すなわ
ち、３６０トレハロース(Sigma AF, St. Louis, Missou
ri)、９５ポリエチレングリコール(PEG 8000)(Sigma A
F, St. Louis, Missouri)、２１５ウシアルブミン(Mile
s Inc., Kankakee, Il)、２５２塩化ナトリウム(VWR Sc
ientific, Bridgeport, NJ.)、１.８ｇ塩化マグネシウ
ム(VWR Scientific, Bridgeport, NJ.)、２５４ジソジ
ウムＰＩＰＥＳ緩衝液(Research Organics, Inc., Clev
eland, OH.)、３９ＰＩＰＥＳ(Research Organics, In
c., Cleveland, OH.)、１：１の比率のＦ(ab')２アンチ
CKMB抗体断片とβ−ガラクトシダーゼ（後述するように
調製）からなる１２５mlのＣＫＭＢ共役溶液、普通の結
合を排除するための１.１ｇマウスＩｇＧ抗体(Scantibo
dies Laboratory, Santee, CA）である。

【００４８】使用した単クローン抗体を製造する細胞系
統は、米国特許第4,912,033号およびVaidya等のClin．C
hem．32(4)：657−663（1986）に記載されている手順を
用いて得た。この開示内容は参考資料としてここに援用
する。

【００４９】このようにして得たアンチCKMB単クローン
抗体を、Protein A Sepharose（Pharmacia Fine Chemic
als, Uppsala, Sweden）について親和クロマトグラフィ
ーを用いて精製し、隔離した。Protein Ａは免疫グロビ
ンを抗原結合場と反応することなく結合する黄色ブドウ
球菌から隔離したポリペプチド（MW 42,000）である。

【００５０】上記の方法が好ましいが、単クローン抗体
は、任意の標準技術、たとえば、硫酸アンモニウム析出
透析、親和クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグ
ラフィーなどを用いて精製できる。これらおよび他の単
クローン隔離、精製方法は、1983年、Academic press発
行のGoding著「Monoclonal Antibodies：Principlesand
Practice」や米国特許第4,533,496号に一般的に記載さ
れており、それらの開示内容はここに参考資料として援
用する。

【００５１】以下に記載する免疫反応性断片を作るのに
用いられるアンチＣＫＭＢ単クローン抗体は上述したよ
うに得られた。クローン数は2580CC4.2であり、単クロ
ーン抗体はＩｇＧ２ｂサブクラスであった。

【００５２】精製したアンチＣＫＭＢ単クローン抗体
を、１００ミリモル（mM）酢酸ナトリウムと１５０mM塩
酸ナトリウムを含有する酢酸緩衝液（pH３.５）に対し
て４℃で一晩透析した。透析した抗体溶液を、酢酸緩衝
液を用いて５ミリグラム／ミリリットル（mg／ml）の濃
度に稀釈した。この抗体溶液を３７℃の水浴内に約５〜
１０分置いた。

【００５３】１０mg／mlのペプシン溶液（Sigma Chemic
al Co., St. Louis, MO）を酢酸緩衝液内で調製した。
抗体対ペプシンの重量比を５０：１とするのに必要なペ
プシン量を決定し、この決定したペプシン溶液量を抗体
溶液を撹拌しながら抗体溶液に添加した。この混合物を
約１０〜１５分間培養した。次に、溶液のpHが７.０〜
８.０の範囲になるまで、３.５モル（Ｍ）トリスベース
・ドロップワイズをゆっくりと添加することによって反
応を停止させた。こうしてできたＦ(ab')２配合物を、
２.２×２５センチメートル（cm）カラム内でProtein
Ａを結合した１５〜２０mlのSepharoseに、約４〜４.５
ml／時間の流量で通した。２８０nmで留分の吸光度を記
録することによって蛋白質ピークを監視した。蛋白質ピ
ークを収集して、６２mm PM30膜フィルタを備えたAmic
on撹拌せる（共にAmicon Corp.が販売している）を用い
て約３０mg／mlに濃縮した。滅菌したF(ab')濃縮物を瀘
過し、−２０℃で保管した。

【００５４】滅菌したＦ(ab')２濃縮物を、次に、Kitag
awa et al., Enzyme labeling withN-hydroxysuccinimi
dyl ester of maleimide in “Enzyme Immunoassays, I
shikawa et al., Eds.，pp81-90 (1981)（ここに参考資
料として援用する）に記載されているのとほぼ同じ手順
を用いてβ−ガラクトシダーゼ共役物に結合させた。ア
ンチＣＫＭＢ単クローン抗体Ｆ(ab')２断片を２０mM燐
酸緩衝液および３００mMのNaClを含有する抗体透析緩衝
液(pH７.0）に対して透析した。１モルのＦ(ab')２を３
０モルのＮ−スクシンイミジル，４（Ｎ−マレイミドメ
チル）シクロヘキサン−１−カルボキシレート（SMCC）
と混合し、常時撹拌しながら３５分間室温で培養した。
この混合物を紫外線検出器（吸光度２８０nm）を備えた
Sephadex G-25 カラム（２.２×１３cm）に装填した。
活性化したＦ(ab')２断片を抗体透析緩衝液を用いて溶
離した。蛋白質ピークを収集し、その体積を記録し、蛋
白質濃度を推定した。１モルのＳＭＣＣ活性化Ｆ(ab')
２に均等な１モルのE.コリβ−ガラクトシダーゼ（Boeh
ringer Mannheim）をこの抗体透析緩衝液に溶解した。
活性化Ｆ(ab')２をβ−ガラクトシダーゼと混ぜ、常時
撹拌しながら２５℃で少なくとも２５分間培養した。こ
の共役物の合成を、１００μlループＧＦ４５０分析カ
ラムを備えたＨＰＬＣ（ＬＫＢ）を用いて監視した。立
ち上がりピークがクロマトグラム上の第２ピークを超え
たとき、共役反応混合物１モル毎に０.１ＭのＮ−エチ
ルマレイミド溶液１０μlを添加することによって反応
を急冷した。この混合物を、Amicon撹拌セルおよびＹＭ
１００フィルタ（共にAmicon corp.から購入した）を用
いて４.０mlに濃縮した。次に、共役濃縮物を０.２μシ
リンジ・フィルタに通し、１mlループＧＦ４５０カラム
を備えたＬＫＢＨＰＬＣ、紫外線モニタ、留分コレク
タおよびチャート・レコーダを用いて精製した。適当な
留分を収集し、プールした後、２８０nmの波長で吸光度
を測定し、蛋白質濃度を推定した。こうしてできた濃縮
物を瀘過し、滅菌し、４０℃で保管した。必要に応じ
て、共役濃縮物を、ＣＫＭＢアッセイのために、β−ガ
ラクトシダーゼ共役稀釈緩衝液〔（脱イオン水１リット
ルあたり、３３.５ｇのＰＩＰＥＳ（ピペラジン−Ｎ,
Ｎ′−ビス（２−エタンスルホン酸)）、０.２ｇのMgCl
₂ 、２９.２ｇのNaCl、１００ｇのウシ血清アルブミン
および０.１６７ｇのマウスＩｇＧ、pH７.０〕で稀釈し
た。

【００５５】この溶液を脱イオン水で４.８Ｌの最終体
積に調節し、５μmフィルタ(GelmanSciences, Annarbor
Mich. （product No. T505141）で瀘過した。

【００５６】６０,０００ポンド(lb.)タンクから液体窒
素を、３.２キログラム／分（Kg／min）の流量で半イン
チ直径の可撓性鋼チューブを通して極低温液ノズル（１
２）を有するリング・マニホルドに供給した。液体窒素
はそれによって極低温液ノズルから放出される。ハウジ
ング６の最底部の中央で測定した安定状態温度は−１５
０〜−１７０℃の範囲であった。１８平方、２.０イン
チ深さの収集トレイ〔図２（３４）〕を予め−３５℃に
急冷し、容器の開口部下方約２インチのところに設置し
た。

【００５７】毎平方インチあたり１０ポンド(psi)の圧
力の窒素ガス〔図１、２、３（２０）〕を３００ミリリ
ットル／分（ml／min）の流量で霧化ノズルに供給し
た。

【００５８】凍結粒子を収集トレイ３４に収集し、トレ
イ３４内で手動で分布させて約５／８インチ深さの凍結
液体製品粒子の均一な厚さの層を形成した。液体製品お
よび窒素ガスは霧化ノズルに流れ、そこで停止し、凍結
粒子の製造過程が完了する。

【００５９】平均粒度は、一連の公知のサイズのふるい
を通して粒子を瀘過することによって４０２ミクロンと
した。サイズ分布は表１に示してある。

【００６０】

【表１】サイズ（ミクロン）全粒子の％＞５９０１６.４５０５〜５９０１９.６３３５〜５０４２５.２２１５〜３３４１０.８１６５〜２１５７.６１１０〜１６４１４.０７５〜１０９６.４

【００６１】上記液体製品のβ−ガラクトシダーゼ活性
度を、aca（登録商標）個別診療分析器（E. I. duPont
de Numours and Company, Wilmington, DE 19898）を用
いて噴霧の前後に測定した。予め、噴霧凍結サンプルを
４mLの水に凍結液体製品の１gmを溶解し、この溶液を８
０mLの水で稀釈することによって得た。調製したサンプ
ルを標準のacaサンプル・カップ内に置いた。これらの
サンプル・カップを、３つのacaＭＣＫＭＢパック（E.
I. Du Pont de Nemours and Company, Wilmington, De
から入手できる標準aca個別診療分析器パック）と共
に、aca上に装填した。acaは、１００μlのサンプル、
２mLの燐酸緩衝液（pH７.８）および２.９mLの水を各Ｍ
ＣＫＭＢパックへ分配した。aca（登録商標）個別診療
分析器の１構成要素であるブレーカ・ミキサ１（パック
内の錠剤を破砕し、薬剤の反応を容易にする）を利用し
てパック薬剤をサンプルで溶解し、混合した。結合した
酵素は、パック薬剤内に含まれるクロロフェノールレッ
ドガラクトシド（ＣＰＲＧ）と３７℃で反応し、クロロ
フェノールレッド（ＣＰＲ）を生成した。４.２分後、
パックの内容物の吸光度を５７７nm、６００nmの波長で
測定した。５７７はＣＰＲが最大吸光度となる主波長で
あった。６００nmはブランキング波長であった。６００
nmの読取値を５７７読取値から減算して浮遊粒子による
干渉を除き、その結果の平均吸光度に、サンプルの１〜
２０稀釈度により２０を乗算した。結果は、噴霧凍結に
よる酵素活性度ロスが最低であることを示した。こうし
て、凍結時に生物学的活性度を保持しながら凍結診断粒
子を製造する際の本発明の有用性が示された。

【図面の簡単な説明】

【図１】液体の凍結粒子を製造するための本発明の好ま
しい実施例に従って構成した装置の上部の部分破断斜視
図である。

【図２】図１の装置を用いて凍結粒子を製造するための
装置の部分概略図である。

【図３】断面線３−３に沿った図１の横断面図であり、
凍結粒子を製造する装置の上部を示す図である。

【図４】Ａ〜Ｃは極低温液ノズルの或る面を示す部分概
略図である。

【図５】図１の装置における液体製品ノズルとして使用
できる超音波ノズルを示す、本発明の別の実施例であ
る。

【図６】本発明の扁平で平らな噴霧パターン閉じ込め帯
域を示す、極低温液ノズルの底面図である。

【図７】本発明で用いる極低温液ノズルおよび液体製品
ノズルの噴霧パターンを示す概略図である。

【符号の説明】

６・・・ハウジング８・・・霧化ノズル１０・・・リング・マニホルド１２・・・極低温液ノズル１４・・・チューブ１６・・・バッフル２６・・・截頭円錐形部分２８・・・シリンダ３０・・・上部プレート３４・・・収集手段３８・・・圧電結晶ディスク３９・・・圧電結晶ディスク４０・・・電極４１・・・アース・ラグ４２・・・ノズル４３・・・ねじ付きボス４４・・・バックピース組立体４５・・・前部ハウジング４６・・・後部ハウジング４７・・・前部Ｏリング４８・・・後部Ｏリング５０・・・ノズル６０・・・環状流路６３・・・液体製品小滴６４・・・超音波ノズル組立体９７・・・閉じ込め帯域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体製品の凍結粒子を製造するために極
低温液を利用する装置において、（ａ）ハウジングと、
（ｂ）内部閉じ込め領域を構成する極低温液のほぼ連続
した環状の下向きの周壁を製造するための少なくとも３
つの極低温液ノズルを包含する手段と、（ｃ）ハウジン
グ内に設置してあり、閉じ込め帯域に液体製品の小滴を
導入する液体製品ノズルとを包含し、それによって、極
低温液が液体製品小滴を凍結して凍結粒子を製造するこ
とを特徴とする装置。
【請求項２】請求項１記載の装置において、ハウジン
グが、液体製品ノズルと複数の極低温液ノズルとの間に
設置してある液体ノズルをシールドすると共に液体ノズ
ル内で液体製品が凍結するのを防ぐためのバッフルを有
することを特徴とする装置。
【請求項３】請求項１記載の装置において、液体製品
ノズルが霧化ノズルであることを特徴とする装置。
【請求項４】請求項１記載の装置において、液体製品
ノズルが超音波ノズルであることを特徴とする装置。
【請求項５】請求項１記載の装置において、極低温液
ノズルがリング・マニホルド内に設置してあり、扁平な
噴霧パターンを作ることを特徴とする装置。
【請求項６】請求項１記載の装置において、ハウジン
グが上方直径部を有する上方プレートと、この上方直径
部よりも大きい直径を有する垂直配置のシリンダとを包
含し、上方プレートとシリンダが截頭円錐形部分によっ
て連結してあることを特徴とする装置。
【請求項７】請求項１記載の装置において、液体製品
ノズルの下方に凍結粒子を集める収集手段を有すること
を特徴とする装置。
【請求項８】請求項１記載の装置において、閉じ込め
帯域がボックス形状をしていることを特徴とする装置。
【請求項９】ハウジング内で液体製品の凍結粒子を製
造するのに極低温液を利用する方法において、（ａ）ハ
ウジング内へ環状に下向きに極低温液を導入して極低温
液のほぼ連続した下向きに周壁を作り、内部閉じ込め帯
域を構成する工程と、（ｂ）閉じ込め帯域内へ液体製品
の小滴を導入する工程とを包含し、それによって、極低
温液が液体製品小滴を凍結して凍結粒子を製造すること
を特徴とする方法。
【請求項１０】請求項９記載の方法において、液体製
品が水溶液であることを特徴とする方法。
【請求項１１】請求項１０記載の方法において、水溶
液が蛋白質を含有していることを特徴とする方法。
【請求項１２】請求項９記載の方法において、液体製
品粒子が約７５〜５９０ミクロンの直径を有することを
特徴とする方法。
【請求項１３】請求項９記載の方法において、液体製
品粒子が球形であることを特徴とする方法。
【請求項１４】請求項９記載の方法において、極低温
液が液体製品小滴のまわりも周囲向へ極低温液を配置す
ることによって適用されることを特徴とする方法。