JPS6324903Y2

JPS6324903Y2 -

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Publication number: JPS6324903Y2
Application number: JP9254385U
Authority: JP
Priority date: 1985-06-19
Filing date: 1985-06-19
Publication date: 1988-07-07
Also published as: JPS621609U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は受精卵、精子等の凍結装置に関する。

（従来の技術）近年、家畜の品種改良や増殖をはかるべく人工
授精が盛んに実施されていることから、受精卵、
精子を凍結させて保存することが行なわれてい
る。

従来、上記受精卵、精子等の凍結方法として
は、既に収納管に収納せる緩衝液の中に受精卵、
精子を入れ、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以下で冷
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
当該熱衝撃により受精卵、精子が斃死してしまう
という重大な欠陥を有するのである。

そこで、本願人は、既に実公昭58−31537号、
特開昭58−86374号、特公昭60−56号の通り受精
卵、精子等の被凍結物を過冷却状態とすることな
く高い生存率で凍結せしめ、しかも自動制御にも
なじむ実用的な凍結装置を提案している。

これらの装置は、いずれも凍結方法を堤案する
特公昭58−34135号公報記載の技術に基づく装置
であり、被凍結物収納部より先に非収納部を所望
冷媒にて先に冷却して植氷し、そこから氷結晶を
成長させて、最終的には被凍結物を過冷却を起さ
せずに安全に凍結するものであり、その目的は果
している。

しかし乍ら、これら装置にもそれぞれ次のよう
な問題点がある。

実公昭58−31537号に開示されたものにあつて
は、液体冷媒表面に浮べた浮子台に収納管を貫装
支持させることにより、冷却液面と収納管の被凍
結物の非収納部緩衝液上位液面との距離を、冷媒
液面の変動にかゝわらず一定に保つ事により、非
収納部における植氷を確実に行おうという改善が
なされているものゝ、装置がやゝ複雑化し、収納
管のセツト操作もやゝ繁雑となる上、被凍結物が
植氷部である非収納部へ移行するのを防ぐため
に、収納管に空気栓、または綿栓を設けた場合
は、その位置を限定して被凍結物が確実に冷媒中
にあるようにせねばならず、収納管の構成に制約
が加わるものである。

また、特開昭58−86374号に開示されたものに
あつては、液冷媒中の管立用脚台に収納管を起立
させ、冷媒気相部に非収納部を適当長さだけ露出
するようにし、その上端部はLN₂等の液化ガス冷
源を貯留することによつて冷却し得る伝熱ブロツ
クと嵌合、接触させて先端から植氷させるのであ
るが、装置の構造および操作は前記の例より簡素
化されたとは云え、やはり被凍結物の位置は勿
論、空気栓、綿栓の位置限定の問題は解消されな
い。

さらに、特公昭60−56号に開示されたものにあ
つては、装置下部には収納管と嵌合する穴また
は、周溝を有する植氷用下部伝熱ブロツクを有
し、上部には凍結用伝熱ブロツクを具備して、下
部伝熱ブロツクで植氷し、上部伝熱ブロツクで凍
結するもので、液体冷媒を用いずにLN₂等の液化
ガスのみで運転できるため、操作性は大幅に改善
されているが、やはり被凍結物、空気栓、綿栓の
位置限定の欠陥をもつている。

さらにまた、上記３つの従来例に共通する問題
として、収納管における被凍結物等の位置が限定
されることの外に、これら装置は、すべて収納管
を起立させた状態でセツトするため、被凍結物に
比重によつては浮上、または沈降することゝな
り、従つてセツト後に被凍結物が移動してしま
い、それを最適位置に保持できなかつたり、綿栓
の中に入り込んでしまつたりする不都合が生じ、
また収納管セツト後の被凍結物の位置等の確認が
困難である等の問題点がある。

（考案が解決しようとする問題点）本考案は上記問題点を解消したものであり、断
熱箱体内に収納管の仕切りと、伝熱フインを兼ね
る立ち上りリブを有する凍結板と、冷媒によつて
冷却される植氷ブロツクと、仕切り板を水平に設
け、これらの上に、収納管を横置して植氷、凍結
するよう構成することによつて、被凍結物の収納
管に対する対応性を高め得るようにしたのが、そ
の目的である。

（問題点を解決するための手段）即ち本考案は、断熱箱体内の略中段位置に、熱
伝導の良い材料よりなり、上面に収納管の仕切り
と、伝熱フインの機能を兼ねる複数個の立ち上が
りリブを有する凍結板と、植氷ブロツクと、仕切
り板とが、これら上部に収納管を水平状態にて載
置可能なるよう同一平面上にあつて、かつ植氷ブ
ロツクは凍結板と仕切り板との間を、離間状態と
することにより、それぞれ設け、これによつて上
記断熱箱体内の空間を上下の収納管載置室、冷却
室に画成し、上記植氷ブロツクには冷媒を流過さ
せる冷却管を埋設し、一方、上記冷却室には冷却
手段を設けて構成し、上記問題点を解決したので
ある。

（実施例）以下本考案の一実施例を図面に基づいて詳述す
れば、第１図ないし第３図に示したように、断熱
箱体１と、その蓋体２とで形成される断熱空間内
の略中段位置には、アルミニウムまたは銅合金等
の熱伝導率の高い材料よりなる凍結板３と、植氷
ブロツク４と、仕切り板５が同一平面上にあつて
水平に、かつそれぞれ数mmづつ離してビス６…等
の手段で取付板７に着脱自在に固定してあり、全
体として断熱空間を上室である収納管載置室８
と、下室である冷却室９に画成させてあり、これ
ら凍結板３、植氷ブロツク４、仕切り板５全体は
別部材の断熱被覆板１０にて覆われるようになつ
ている。

上記凍結板３および植氷ブロツク４の上面に
は、少くとも収納管１１の直径分の高さを有する
収納管仕切りと伝熱フインを兼ねた立ち上りリブ
３′，４′が少くとも、その内寸法が収納管直径以
上の間隔をもつて横方向前面に多数個設けられて
いる。

また、上記植氷ブロツク４の厚肉とした下部に
は、LN₂等の液化ガスを流過させるための植氷ブ
ロツク冷却管１２が埋め込まれている。

さらに、上記植氷ブロツク４と上記冷却室９と
を仕切るため、該植氷ブロツク４の下部を覆つて
仕切板１３が前記取付板７に固定してある。

また、上記冷却室９内には冷却手段１４が内装
させてあるが、同手段１４は、図示例によると、
液化ガスを噴霧するためのスプレー管１５と、温
調のための電気ヒーター１６が循環用フアン１７
の吹き出し部付近に設けられ、効果的に液化ガス
を循環させるための案内板１８が略中央部に横向
きに配設して形成されていると共に、余剰ガスを
排出するための排気孔１９が断熱箱体１に適宜箇
所に設けられている。

以上が本考案に係る凍結装置の構成であるが、
参考として制御部２０の一例を次に説示する。

上記制御部２０は、植氷ブロツク４に対する制
御部と、凍結板３の制御部とよりなり、植氷ブロ
ツク４の制御部は同ブロツク４に取り付けられ
て、その温度を検出する温度センサー２１と、温
度計測器２２と、プログラマブルコントローラー
２３と、植氷ブロツク冷却管１２に取り付けられ
た電磁弁２４とからなり、これらは順次電気的に
接続されている。

一方、凍結板３の制御部は、該凍結板３に取り
付けられ、その温度を検出する温度センサー２５
と、温度計測器２６と、プログラマブルコントロ
ーラ２７と、スプレー管に接続されている電磁弁
２８およ電気ヒーター１６よりなり、これらは順
次電気的に接続されているが、望ましくは、電磁
弁２８と隣接して噴霧する液化ガスの量を調節す
るための調節弁２９をも設ける。

次に上述構成とした本考案の作用につき説示す
る。

まず蓋体２を開き、断熱被覆板１０を取り除い
た後、凍結板３と植氷ブロツク４の各リブ３′，
３′，４′，４′間に収納管１１を載置していく。
この時、収納管１１のタイプが例えば図示のＰ
１，Ｐ２の如く、被凍結物ａの収納部、非収納部
が空気栓、綿栓等で区切られていない場合であれ
ば、被凍結物ａが収納管１１におけるタイプＰ
１，Ｐ２のどの位置にあつても、相対的に植氷ブ
ロツク４と適正な距離を保つように載置すれば良
く、従つて非凍結物ａの位置の異なる収納管１１
である当該タイプＰ１，Ｐ２の場合は図示の如く
載置すれば良い。

また、タイプＰ３，Ｐ４の如く、空気栓、綿栓
ｂで区切られている場合は、空気栓または綿栓ｂ
を植氷ブロツク４と凍結板３との境目より凍結板
３側に位置させるだけで良いのであり、従つて空
気栓または綿栓ｂの位置の異なる収納管１１であ
る当該タイプＰ３，Ｐ４の場合は図示の如く載置
すれば良い。

さらに、収納管１１のタイプがＰ５の如く特に
長いサイズのものにあつては、凍結板３および仕
切板５の長さの許す限り、図示の如く載置可能で
あり、何れにしても収納管１１の非凍結物ａおよ
び空気栓、綿栓ｂの位置の許容範囲が極めて大き
くなるのである。

このようにして所望本数の収納管１１…を載置
した後、各収納管１１…中の被凍結物ａ、空気栓
または綿栓ｂの位置を再確認した後、断熱被覆板
１０で覆い蓋体２を閉じる。

運転にはまず、液化ガス供給管３０に連結され
る液化ガス容器３１の元弁制御部２０およびフア
ンモーター１７′に電源を投入する。

これにより電磁弁２４，２８が励磁されて開成
し、植氷ブロツク冷却管１２およびスプレー管１
５に液化ガスの供給が行なわれ、植氷ブロツク４
は、その冷却管１２を流過する液化ガスにより直
接冷却が行われ、液化ガスは気化して排気管１
２′より排気される。

一方、冷却室９にはスプレー管１５に設けられ
たスプレーノズル１５′…より噴霧された液化ガ
スが霧の状態または気体状態となつてフアンによ
り冷却室９内を循環して冷却し、余剰の気体は排
気孔１９より外部に排気される。

凍結板３は下面が冷却室９に接しており、熱伝
導の良い材料となるため、冷却室９の冷却によ
り、遅れなく冷却される。

さらに、装置の冷却制御は次のように行われ
る。

植氷ブロツク４、凍結板３の温度をプログラマ
ブルコントローラー２３，２７による降温速度の
設定、到達温度、およびその保持時間等の設定に
より、第４図の第１時間帯Ａに示す如く植氷ブロ
ツク４は同図の実線イに示すように収納管１１…
に収容されているジメチルスルオキシド
（DMSO）やブドウ糖、グリセリン等の水溶液よ
りなる緩衝液ｃがその凝固点に達するまで降温さ
せ、当該温度に保持させる。

また、同時に、同図鎖線ロのように冷却室９に
噴霧する液化ガス量を調節すると共に電気ヒータ
ー１６を作用させることにより凍結板３の温度を
調節するが、当該降温温度は植氷ブロツク４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
保持されていた植氷ブロツク４を、−35℃程度と
なるまで降温させるが、このとき凍結板３が上記
の降温を続け、上記の如く植氷ブロツク４が−35
℃に達した時点で、凝固点となるよう制御する。

さて、上記の通り植氷ブロツク４を降温制御す
れば、収納管１１…の植氷ブロツク４に接する部
分の緩衝液ｃも、第４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ｃが一
部過冷却を起こして結晶の核が被凍結物ａの側へ
向け成長していくことゝなる。

次に、第３時間帯Ｃにあつては、収納管１１…
内の緩衝液ｃを、すべて凍結してしまうため、凍
結板３および植氷ブロツク４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
結板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、非収納部にあつて植氷された部分から、順
次過冷却なしに氷結晶が成長していき、被凍結物
ａは過冷却を起こさずに安全に凍結されることに
なる。

また、上記収納管１１…は、凍結板３、または
植氷ブロツク４に接触し、伝熱フインを兼ねるリ
ブ３′，４′…に囲まれている上、上部は断熱被覆
板１０で覆われているので、効果的に収納管１１
…との熱交換が行われる。

尚、熱交換促進のため、凍結板３の下面にもフ
インを設けても良く、またフアン１７はクロスフ
アンでなくプロペラフアンによる撹拌によつても
良く、この場合、案内板１８は不要である。

また、仕切板５にもリブを設けるようにしても
良く、さらにヒーター１６は、例えば、案内板１
８上に取り付けたシートヒーターであつても良
い。

（考案の効果）以上説明したように、本考案に係る受精卵、精
子等の凍結装置は構成したから、伝熱フインを兼
ねる建ち上がりリブ３′，４′を有する凍結板３、
植氷ブロツク４および仕切板５上に収納管１１…
を横置きに載置することにより、収納管１１の被
凍結物ａの位置、あるいは空気栓、綿栓ｂの位置
にばらつきがあつても、あるいは収納管１１…の
長さが異つていても、被凍結物ａ、あるいは空気
栓、綿栓ｂの位置を適所に合せるだけで過冷却な
しの安全な凍結が可能であり、収納管１１の構
成、あるいは長さに対して極めて対応性が高く、
また被凍結物ａが浮上性あるいは沈降性であつて
も装置に収容してから移動することがないので確
実に所定の位置に保持でき安全性が高い。

また、沈降、浮上により綿栓ｂ内に被凍結物ａ
が入り込んでしまうという問題も回避でき、さら
に開放された平面上に収納管１１…を並べるので
あるから、収納管１１の収容作業が容易であるば
かりでなく、凍結開始前に収納管１１の状態の確
認が容易にでき、さらにまた、液体冷媒を用いず
にLN₂等の液化ガスのみで運転できるため装置の
取り扱いが容易である等、実用上幾多の優れた効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る受精卵、精子等の凍結装
置の一実施例を示した開蓋状態の平面図、第２
図、第３図は第１図における−線、−線
各矢視縦断面図、第４図は同実施例における緩衝
液の冷却曲線を示したグラフである。１……断熱箱体、３……凍結液、４……植氷ブ
ロツク、３′，４′……立ち上りリブ、５，１３…
…仕切り板、８……収納管載置室、９……冷却
室、１０……断熱被覆板、１１……収納管、１２
……冷却管、１４……冷却手段、１５……スプレ
ー管、１６……温調用ヒータ、１７……フアン。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 断熱箱体内の略中段位置に、熱伝導の良い材
料よりなり、上面に収納管の仕切りと、伝熱フ
インの機能を兼ねる複数個の立ち上がりリブを
有する凍結板と、植氷ブロツクと、仕切り板と
が、これら上部に収納管を水平状態にて載置可
能なるよう同一平面上にあつて、かつ植氷ブロ
ツクは凍結板と仕切り板との間を、離間状態と
することにより、それぞれ設け、これによつて
上記断熱箱体内の空間を上下の収納管載置室、
冷却室に画成し、上記植氷ブロツクには冷媒を
流過させる冷却管を埋設し、一方、上記冷却室
には冷却手段を設けてなる受精卵、精子等の凍
結装置。 (2) 凍結板、植氷ブロツクそして仕切り板が、断
熱被覆板にて覆われるよう形成されている実用
新案登録請求の範囲第１項記載の受精卵、精子
等の凍結装置。 (3) 植氷ブロツクが、その下部を冷却室と区画す
るため、仕切り板にて覆われている実用新案登
録請求の範囲第１項記載の受精卵、精子等の凍
結装置。 (4) 冷却手段が、冷媒を噴霧するスプレー管と、
温調用のヒーターと、循環用フアンと、案内板
とで形成されている実用新案登録請求の範囲第
１項記載の受精卵、精子等の凍結装置。