(57)【要約】   保存対象物Ａを内在させると共に、液体Ｄより大きな圧縮率を有し、液体Ｄより低温の凝固点を有する液体Ｃを充満させた伸縮自在な中袋１２を外容器１１内に入れて、凝固すると体積が増加する液体Ｄで外容器１１と中袋１２との間の空間を充満させた後、低温保存容器１０を密閉する。そして、低温保存容器１０を冷却して、液体Ｃと液体Ｄとの凝固点との間の温度であり、且つ保存対象物Ａ中の液体の大気圧での凝固点より低温の保存温度で、保存対象物Ａを保存する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝固すると体積が増加する第１の液体が充満された伸縮自在な第１の閉鎖空間と、第１の液体より大きな圧縮率を有し、且つ第１の液体より低温の凝固点を有する第２の液体が充満された伸縮自在な第２の閉鎖空間とを容器内に形成する工程と、
保存対象物を容器内に内在させる工程と、
第１及び第２の閉鎖空間が形成され、保存対象物が内在された容器を密閉する工程と、
容器を密閉した後、第１の液体を第１の液体の凝固点より低温に冷却して、第１の液体と第２の液体との凝固点との間の温度であり、且つ保存対象物中の液体の大気圧での凝固点より低温の保存温度で保存対象物を保存する工程とを含む低温保存方法。
【請求項２】
第１及び第２の閉鎖空間を容器内に形成する工程において、第２の閉鎖空間を第１の閉鎖空間内に形成し、
保存対象物を容器内に内在させる工程において、保存対象物を第２の閉鎖空間内に内在させると共に、
容器内の圧力を上昇させる工程において、第１の液体の少なくも一部を凍結させて氷結カプセルを生成し、第２の閉鎖空間内の圧力を大気圧を超える圧力に上昇させる請求項１に記載の低温保存方法。
【請求項３】
保存対象物を保存する工程において氷結カプセルが維持されるように、第１及び第２の閉鎖空間を容器内に形成する工程において、第１の液体と第２の液体との体積比を設定する請求項２に記載の低温保存方法。
【請求項４】
液体又は気体が充満され、第２の閉鎖空間内に内在された第３の閉鎖空間を形成する工程をさらに備える請求項２又は３に記載の低温保存方法。
【請求項５】
第１及び第２の閉鎖空間を容器内に形成する工程において、第１の液体として水を第１の閉鎖空間内に充満させる請求項１から４の何れか１項に記載の低温保存方法。
【請求項６】
第１及び第２の閉鎖空間を容器内に形成する工程において、第２の液体としてシリコーンオイル、植物オイル、ゲル状のヤマトノリ、又はゼラチンを第２の閉鎖空間内に充満させる請求項１から５の何れか１項に記載の低温保存方法。
【請求項７】
第１及び第２の閉鎖空間を容器内に形成する工程において、凝固点低下剤を添加した第１の液体を第１の閉鎖空間内に充満させる請求項１から６の何れか１項に記載の低温保存方法。
【請求項８】
凝固すると体積が増加する第１の液体を充満された容器と、
容器に内包され、第１の液体より大きな圧縮率を有し、且つ第１の液体より低温の凝固点を有する第２の液体が充満され、伸縮自在な中袋とからなり、
第１の液体と第２の液体との凝固点との間の温度であり、且つ保存対象物中の液体の大気圧での凝固点より低温の保存温度で保存対象物を保存するように構成された低温保存容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品、臓器、細胞等の保存対象物を低温で保存する低温保存方法、及びこの低温保存方法で使用する低温保存容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に食品、臓器、血液等の有機物質は、保存温度が低温であるほど、細菌や酵素の活性及び化学反応を抑制することができ、保存可能時間が長くなる。そこで、保存対象物を長時間保存する場合、凍結、非晶質固化等させて冷凍保存することが多い。【０００３】
しかし、冷凍保存では、氷結晶の生成による体積膨張によって組織が損傷する。よって、できるだけ低温で、且つ氷結晶の生成を抑制しながら、保存対象物を保存する方法が求められている。【０００４】
なお、凍結防止剤を添加して臓器や組織を濃縮、非晶質固化させる方法も研究されているが、薄い臓器や組織にしか適用できず、添加した凍結防止剤を除去する必要もある。よって、特に臓器や細胞を、凍結防止剤などの薬剤を添加せずに保存する方法が求められている。【０００５】
ところで、水の凝固点は、約２００ＭＰａまでは圧力が１０ＭＰａ増加する毎に約１℃ずつ低下する。すなわち、非凍結状態での保存温度を１℃低下するためには圧力を約１０ＭＰａ増加させればよい。【０００６】
そこで、氷結晶による損傷を抑制するために、加圧装置を用いて耐圧容器内に２００ＭＰａ程度の高圧を印加して−２０℃程度で保存対象物を非凍結状態にして低温保存する加圧凍結法が提案されている。なお、顕微鏡サンプルの作成時などには、その後、常圧まで減圧して保存対象物を凍結させることもある。さらに、加圧装置を用いて４００〜５００ＭＰａの高圧を印加し、食品等の蛋白質や酵素を変性させて非凍結状態で低温保存することもある。【０００７】
しかし、従来の加圧凍結法では、高圧を発生させる大規模な加圧装置が必要となる。【０００８】
そこで、耐圧容器内の水を凍結させ、水の凍結時の体積膨張を利用して耐圧容器内の圧力を上昇させる凍結昇圧法が提案されている。この凍結昇圧法では、特別な加圧装置は必要なく、容易に高圧を発生させることができる。【０００９】
例えば、特許文献１には、密閉容器（耐圧容器）内に食品と保存水を入れて保存水の一部を凍結させ、生成した氷の体積膨張によって密閉容器内の圧力を大気圧より高圧にすることにより、食品を常圧での氷点未満の温度で非凍結状態で低温保存する技術が開示されている。【００１０】
また、非特許文献１には、食品を入れた耐圧容器内に水又は水溶液を充満させて氷点下温度で水又は水溶液を凍結させて、耐圧容器内に高圧を印加することによって、非凍結状態で調味水を食品に含浸させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０６−３０３９５４号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】「凍結昇圧法を利用した食品加工に関する研究」、情報誌Ｍ＆Ｔきょうと、京都府中小企業技術センター、２００３年６月号、ｐ．２７−３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の凍結昇圧法では、高価な耐圧容器が必要となる。そして、耐圧容器内の温度が低下し過ぎた場合など、想定を超える量の氷が生成されると、耐圧容器内に急激に高い圧力が印加されるので、耐圧容器が破損するおそれがあり、高価な耐圧容器を修理又は再製作する必要が生じる。また、耐圧容器は重く、運搬が困難である。【００１４】
よって、運搬が容易となるよう軽量で、取り扱いが容易で壊れ難い容器が求められている。【００１５】
また、凍結量が想定よりも多い場合、又は、耐圧容器の材質・厚みや形状によって強度が不足する場合には、耐圧容器が破損することがある。【００１６】
本発明は、以上の点に鑑み、保存対象物を収容した容器内圧の急激な変化を緩和すると共に、過度な高圧力が印加されない低温保存方法、及びこの低温保存方法に適した低温保存容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の低温保存方法は、凝固すると体積が増加する第１の液体が充満された伸縮自在な第１の閉鎖空間と、第１の液体より大きな圧縮率を有し、且つ第１の液体より低温の凝固点を有する第２の液体が充満された伸縮自在な第２の閉鎖空間とを容器内に形成する工程と、保存対象物を容器内に内在させる工程と、第１及び第２の閉鎖空間が形成され、保存対象物が内在された容器を密閉する工程と、容器を密閉した後、第１の液体を第１の液体の凝固点より低温に冷却して第１の液体と第２の液体との凝固点との間の温度であり、且つ保存対象物中の液体の大気圧での凝固点より低温の保存温度で保存対象物を保存する工程とを含む。【００１８】
本発明の低温保存方法によれば、容器を密閉した後、第１の液体を第１の液体の凝固点より低温に冷却すると、第１の液体の少なくとも一部が凝固（凍結）する。この第１の液体が凝固した際の体積増加によって、第１の液体が占める第１の閉鎖空間が膨張し、第１の閉鎖空間以外の容器内の体積が減少するので、容器内の圧力が上昇して大気圧を超える。【００１９】
このとき、第２の閉鎖空間に充満された第２の液体は第１の液体より大きな圧縮率を有するので、第１の閉鎖空間の膨張した体積の一部が第２の閉鎖空間の体積の縮小によって吸収される。そして、第２の液体は、保存温度より凝固点が低温であるので、保存温度まで冷却しても凍結しない。よって、第２の液体が充満された第２の閉鎖空間が容器内に形成されない場合と比べて、容器内の圧力の急上昇が抑制され、圧力上昇が緩慢になる。【００２０】
従って、容器が不如意に破損するおそれがなく、容器として必ずしも耐圧容器を使用する必要がない。そして、容器として耐圧容器を使用する場合でも、壁厚が薄く耐圧性能が低くてよいので、軽量で安価な耐圧容器を使用することができる。【００２１】
さらに、本発明の低温保存方法によれば、容器の内部容積の上限、第１の液体の量、第２の液体の量、及び冷却態様に応じて、容器内の圧力上限値及び圧力上昇態様が一意的に定まる。よって、想定以上の圧力上昇によって容器が破損するおそれがなく、保存対象物を安定的に非凍結状態で低温保存することが可能となる。【００２２】
従来の凍結昇圧法では、例えば上記非特許文献１に開示されるように、調味液で囲まれた食品を入れた耐圧容器内に調味液を充満させて−２５℃で水溶液を凍結させることで、数百ＭＰａの高圧を印加している。しかし、この方法では、水溶液濃度と調味液濃度との割合が僅かに変わっただけで、食品が凍結する。【００２３】
本発明の低温保存方法では、従来の濃度調整とは異なり、液体の量の調整によって所望の高圧を得るものであり、従来と比較して安定的に所望の高圧を得ることができる。【００２４】
さらに、本発明の低温保存方法では、加圧によって第１の液体の凝固点を低下させており、凝固点を低下させるための凝固点低下剤等の薬剤を必要としない。ただし、第１の液体に凝固点低下剤等の薬剤を添加してもよい。【００２５】
本発明の低温保存方法では、例えば、容器内の第１及び第２の閉鎖空間以外の空間に保存対象物を内在させると共にこの空間に保存温度より低温の凝固点を有する液体を充満させてもよい。【００２６】
さらに、例えば、第１の閉鎖空間内に第２の閉鎖空間を内包させ、第２の閉鎖空間に保存対象物を内在させると共に、容器内の第１の閉鎖空間以外の空間に保存温度より低温の凝固点を有する液体を充満させてもよい。【００２７】
さらに、例えば、容器内の内部空間が第１の閉鎖空間であり、この第１の閉鎖空間内に第２の閉鎖空間を内包させ、第２の閉鎖空間に保存対象物を内在させてもよい。【００２８】
また、本発明の低温保存方法において、第１及び第２の閉鎖空間を容器内に形成する工程において、第２の閉鎖空間を第１の閉鎖空間内に形成し、保存対象物を容器内に内在させる工程において、保存対象物を第２の閉鎖空間内に内在させると共に、容器内の圧力を上昇させる工程において、第１の液体の少なくも一部を凍結させて氷結カプセルを生成し、第２の閉鎖空間内圧力を大気圧を超える圧力に上昇させることが好ましい。【００２９】
この場合、第１の液体が充満された第１の閉鎖空間内に保存対象物が内在されている。そのため、第１の液体が凍結して形成された氷結カプセル内に保存対象物が内包される。よって、保存対象物を氷結カプセル内で低温保存することができる。【００３０】
従来から氷結カプセル内で保存対象物を低温保存する方法は存在したが、氷結カプセル内に安定的に非凍結状態で保存対象物を低温保存することはできなかった。その理由は、実用的な範囲の氷厚さでは内部圧力の上昇によって氷結カプセルにヒビ割れが生じ、氷結カプセル内の圧力が低下して、保存対象物が凍結するためであると考えられる。【００３１】
一方、本発明の低温保存方法によれば、第２の液体が緩衝材となって、氷結カプセル内の急激な圧力上昇が抑制される。よって、氷結カプセルにヒビ割れが生じないので、氷結カプセル内の圧力は低下せず、保存対象物を安定的に非凍結状態で低温保存することが可能となる。【００３２】
よって、本発明の低温保存方法において、保存対象物を保存する工程で氷結カプセルが維持されるように、第１及び第２の閉鎖空間を容器内に形成する工程において、第１の液体と第２の液体との体積比を設定することが好ましい。【００３３】
また、本発明の低温保存方法において、液体又は気体が充満され、第２の閉鎖空間内に内在された第３の閉鎖空間を形成する工程をさらに備えることが好ましい。【００３４】
この場合、保存対象物は、第３の閉鎖空間内に充満された液体又は気体にのみ接触し、第２の液体には接触しない。よって、保存対象物が食品、臓器、細胞等であっても、保存対象物を変性させる液体を第２の空間内に充満させることが可能となり、第２の液体の選択肢が広くなる。【００３５】
また、本発明の低温保存方法において、第１及び第２の閉鎖空間を容器内に形成する工程において、第１の液体として水を第１の閉鎖空間内に充満させることが好ましい。なお、第１の液体は、真水であっても、水に薬剤を添加したものであってもよい。【００３６】
例えば、凝固点低下剤を添加すれば、凍結温度が低下するので、第１及び第２の閉鎖空間を容器内に形成する工程において、凝固点低下剤を添加した第１の液体を第１の閉鎖空間内に充満させることが好ましい。【００３７】
また、本発明の低温保存方法において、第１及び第２の閉鎖空間を容器内に形成する工程において、第２の液体としてシリコーンオイル、植物オイル、又はゲル状のヤマトノリやゼラチンを第２の閉鎖空間内に充満させることが好ましい。【００３８】
一般的にオイル類は圧縮率が大きく、特にシリコーンオイルは圧縮率が大きいので、シリコーンオイルで第２の閉鎖空間を充満させることが好ましい。また、保存対象物が食品である場合、第２の液体を低凝固点の植物オイル又はゲル状のヤマトノリやゼラチンとすれば、液体漏れによる食品の安全性を確保することができる。【００３９】
さらに、本発明の低温保存方法は、保存対象物を非凍結状態で低温保存する加圧非凍結低温保存に適用される場合に限定されず、加圧状態で保存対象物を凍結させて低温保存する加圧凍結低温保存や、加圧して保存対象物を一旦非凍結状態とした後、減圧して保存対象物中に均一氷核を形成することにより、保存対象物を凍結する圧量移動凍結法等に適用することもできる。【００４０】
本発明の低温保存容器は、凝固すると体積が増加する第１の液体を充満された容器と、容器に内包され、第１の液体より大きな圧縮率を有し、且つ第１の液体より低温の凝固点を有する第２の液体が充満され、伸縮自在な中袋とからなり、  第１の液体と第２の液体との凝固点の間の温度であり、且つ保存対象物中の液体の大気圧での凝固点より低温の保存温度で保存対象物を保存するように構成される。【００４１】
本発明の低温保存容器は、本発明の低温保存方法において好適に使用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係り、低温保存容器を氷結カプセル形成槽で冷却する状態を示す説明図。
【図２】低温保存容器を示す説明図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る低温保存容器を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態に係る低温保存方法及び低温保存容器について、図面を参照して説明する。
【００４４】
図１に示すように、保存対象物Ａを収容する低温保存容器１０は、ハンガー１を介して吊り下げ棒２によって、氷結カプセル形成槽３に収容された接触溶媒４中に吊り下げられる。
【００４５】
氷結カプセル形成槽３は、エタノールブラインなどの接触冷媒４を収容しており、冷凍室内（図示せず）に設置して冷却される。保存対象物Ａは、図２に示す低温保存容器１０に収容された状態で、接触冷媒４中に吊り下げられる。
【００４６】
図２に示すように、低温保存容器１０は、三重構造を有しており、外容器１１（容器）、中袋１２、内袋１３、錘１４を備えており、外容器１１の上部がハンガー１に固定される。
【００４７】
外容器１１は、内部容積が上限を有するものであり、例えば、ポリエチレンフィルム等の樹脂からなる袋である。中袋１２及び内袋１３は、伸縮自在であり、例えば、ポリエチレン等の樹脂からなる。外容器１１の内面に中袋１２が、中袋１２の内面に内袋１３が、図示しないスペーサなどでそれぞれ接触しないように構成されることが好ましい。
【００４８】
内袋１３の内部には、保存対象物Ａが収容され、液体又は気体Ｂで充満される。保存対象物Ａは、例えば、野菜、果物、肉、魚等の食品、人間や動物の臓器、細胞などであり、その大きさや厚さは特に限定されない。
【００４９】
内袋１３に充満された液体又は気体Ｂは特に限定されないが、保存対象物Ａを変性させないものが好ましい。例えば、液体又は気体Ｂは、保存対象物Ａが食品の場合、食塩水等の調味液や二酸化炭素ガスであってもよく、保存対象物Ａが臓器や細胞の場合、低温保存液であってもよい。
【００５０】
中袋１２には、内袋１３が内包され、中袋１２の内袋４が占める空間以外の内部空間は、水（第１の液体）より大きな圧縮率を有し、且つ水より低温の凝固点を有する液体Ｃ（第２の液体）で充満される。
【００５１】
液体Ｃは、例えば、オイル類やゲル状のヤマトノリやゼラチンである。一般的にオイル類は圧縮率が大きく、特にシリコーンオイルは圧縮率が大きい。そして、シリコーンオイルの中でも、ジメチルシリコーンオイルの圧縮率は大きい。よって、保存温度が−５℃以下の場合、液体Ｃをシリコーンオイル、特にジメチルシリコーンオイルとすることが好ましい。
【００５２】
また、保存対象物Ａが食品である場合、液体Ｃを食用の低凝固点植物オイル又はゲル状のヤマトノリとすれば、液体漏れによる食品の安全性を確保することができる。例えば、コーンオイル、椿油、くるみ油の常圧での凝固点は０℃未満であり、保存温度が−２℃〜−５℃の比較的高温である場合に適している。
【００５３】
外容器１１には、中袋１２が内包され、外容器１１の中袋１２が占める空間以外の内部空間は、凝固すると体積が増加する液体Ｄ（第１の液体）で充満される。
【００５４】
保存対象物Ａ中の液体は通常水が大部分を占めるので、液体Ｄは水であることが好ましい。ただし、液体Ｄは、真水であっても、真水に凝固点低下剤（凍結防止剤）等の薬剤を添加したものであってもよい。
【００５５】
本実施形態に係る低温保存方法において、外容器１１内の空間が本発明における第１の閉鎖空間に相当し、中袋１２内の空間が本発明における第２の閉鎖空間に相当し、内袋１３内の空間が本発明における第３の閉鎖空間に相当する。
【００５６】
よって、本実施形態に係る低温保存方法は、液体Ｄが充満された伸縮自在な第１の閉鎖空間と、液体Ｃが充満された伸縮自在な第２の閉鎖空間とを外容器１１内に形成する工程と、液体又は気体Ｂが充満され、第２の閉鎖空間内に内在された第３の閉鎖空間を形成する工程と、保存対象物Ａを外容器１１内に内在させる工程と、第１乃至第３の閉鎖空間が形成され、保存対象物Ａが内在された外容器１１を密閉する工程とを含む。
【００５７】
本実施形態に係る低温保存方法では、保存対象物Ａを内在した低温保存容器１０を、氷結カプセル形成槽３の接触冷媒４中に吊り下げ、氷結カプセル形成槽３を冷凍室内に設置する。
【００５８】
本実施形態に係る低温保存方法は、外容器１１を密閉した後、液体Ｄを液体Ｄの凝固点より低温に冷却して液体Ｄの少なくとも一部を凍結させて、内部圧力が大気圧を超える圧力に上昇させた低温保存容器１０内において、液体Ｄの少なくも一部を凍結させて氷結カプセルを生成する工程と、液体Ｃと液体Ｄとの凝固点との間の温度であり、且つ保存対象物Ａ中の液体（水）の大気圧での凝固点より低温の保存温度で保存対象物Ａを保存する工程とを含む。
【００５９】
本実施形態に係る低温保存方法によれば、外容器１１内の液体Ｄ（水）が冷却されて氷結カプセルが形成される。水が凍結するときの体積膨張によって中袋１２の容積が減少して中袋１２内の圧力が大気圧以上に上昇する。
【００６０】
このとき、中袋１２内に充満された液体Ｃが圧縮されて体積が減少することによって圧力上昇の一部が緩衝され、中袋１２内の急激な圧力上昇が抑制されるので、氷結カプセルが維持され、ヒビ割れなどが生じない。そして、中袋１２内の圧力が大気圧を超えるので、保存対象物Ａ内の水分の凍結温度が０℃未満となり、０℃未満の低温で保存対象物Ａを非凍結状態で低温保存することが可能となる。
【００６１】
本実施形態に係る低温保存方法によれば、圧力上昇が緩慢になるので、外容器１１が不如意に破損するおそれがなく、外容器１１として必ずしも耐圧容器を使用する必要がない。そして、外容器１１として耐圧容器を使用する場合でも、壁厚が薄く耐圧性能が低くてよいので、軽量で安価な耐圧容器を使用することができる。
【００６２】
なお、０℃未満の保存温度で氷結カプセルが割れないようにするには、液体Ｄ（水）の凍結時の体積膨張、液体Ｃの圧縮率、及び保存温度で保存対象物Ａ中の水分が凍結しない圧力を考慮して、液体Ｃと液体Ｄとの体積比を設定すればよい。
【００６３】
これによって、外容器１１内の圧力上限値及び圧力上昇態様が一意的に定まる。よって、外容器１１が破損することなく、且つ保存対象物Ａを安定的に非凍結状態で低温保存することが可能となる。
【００６４】
従来の凍結昇圧法では、例えば上記非特許文献１に開示されるように、調味液で囲まれた食品を入れた耐圧容器内に食塩や糖等の水溶液（調味液）を充満させて−２５℃で水溶液を凍結させることで、数百ＭＰａの高圧を印加している。しかし、この方法では、水溶液濃度が僅かに変わっただけで圧力が変化して、食品が凍結する。
【００６５】
一方、本実施形態では、従来の濃度調整とは異なり、液体の量の調整によって所望の高圧を得るものであり、従来と比較して安定的に所望の高圧を得ることができる。
【００６６】
本実施形態は、特に食品、臓器、細胞等を比較的短期間低温保存する場合に良好な効果を発揮する。
【００６７】
さらに、本実施形態によって非凍結状態で低温保存中の低温保存容器１０を液体窒素中に浸漬すれば、強制的に氷結カプセルに割れを発生させて内部を減圧させると同時に内部の潜熱を奪うことにより、凍結時間を短縮して、良質の凍結を実現することも可能である。
【００６８】
また、表面積と体積の関係から、同一表面積の場合、球が最も体積が小さい。そのため、液体Ｃ（水）を充満させた中袋１２の外形が球面であるとき、液体Ｃの凍結による体積増加を吸収する効果は少ない。しかし、球は大きな内圧を均等に分散させることができるため、中袋１２の外形が球面に近いほうがよい。そこで、中袋１２の外形は回転楕円体が好ましい。そして、楕円の扁平率は球に近い扁平率であって、液体Ｃの弾性によって氷結カプセルが割れない限界付近が好ましい。
【００６９】
（実施例及び比較例）
［実験１］
まず、液体Ｃのオイル種類の相違による氷結カプセルの低温保存可能温度を調べるために、実験１を行った。
【００７０】
この実験１では、保存対象物Ａを収容せずに低温保存容器１０を氷水中で予冷してから氷結カプセル形成槽３の底壁及び側壁に触れないように、−２０℃のエタノールブライン（接触冷媒）４中に宙吊り状態で浸漬し、外容器１１内の真水（液体Ｄ）を凍結させて、氷結カプセルを形成した。
【００７１】
外容器１１として、締付チャックを上部に有するポリエチレンフィルムからるな袋を使用した。この袋は、チャック下の長さが１４０ｍｍ、幅が１００ｍｍ、厚さが０．０４ｍｍであった。中袋１２として、締付チャックを上部に有するポリエチレンフィルムからなる袋を使用した。この袋は、チャック下の長さが８５ｍｍ、幅が６０ｍｍ、厚さが０．０４ｍｍであった。
【００７２】
−２０℃のエタノールブライン中で凍結させたので冷却速度は速く、水は外容器１１内面全体に亘って外側から凍結していき、約５分で凍結した。凍結すると屈折率が変化して中が暗くなるため、凍結したことは目視で判った。
【００７３】
実施例１及び比較例１乃至３では、液体Ｃとして食用クルミ油を使用した。
【００７４】
実施例１及び比較例１乃至３では、体積比で水が７に対して食用クルミ油が９の割合としたものを用いて、氷結カプセルを形成した。そして、この氷結カプセルを、冷蔵庫に−３℃、−７℃、−１８℃、−６０℃の保存温度で３日間低温保存した。保存温度の制御温度幅は中心温度に対して上下２℃である。
【００７５】
実施例２及び比較例４，５では、液体Ｃとして粘度１０ｍｍ／ｓのジメチルシリコーンオイルを用いて、実施例１及び比較例１乃至３と同様の処理を行った。実験結果を表１に示す。
【００７６】
表１から判るように、液体Ｃが食用クルミ油である場合、−３℃では氷結カプセルに割れが生じなかった（実施例１）が、−７℃以下では氷結カプセルに割れが生じた（比較例２乃至３）。
【００７７】
一方、液体Ｃがジメチルシリコーンオイルである場合、ジメチルシリコーンオイルと水の体積比が９：７のものは、保存温度が−７℃以上では氷結カプセルに割れが生じなかった（実施例３）が、保存温度が−１８℃以下では氷結カプセルに割れが生じた（比較例４及び５）。
【００７８】
このように、液体Ｃが食用クルミ油である場合に比べて、液体Ｃがジメチルシリコーンオイルである場合、氷結カプセルに割れが生じない保存温度が低下した。これは、食用クルミ油よりジメチルシリコーンオイルのほうが圧縮率が大きく、液体Ｄ（水）の凍結による体積膨張をより多く吸収できたからであると考えられる。
【００７９】
さらに、液体Ｃがジメチルシリコーンオイルである場合、ジメチルシリコーンオイルと水の体積比が９：７のものは保存温度が−１８℃以下では氷結カプセルに割れが生じた（比較例４）。
【００８０】
【表１】
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【００８１】
［実験２］
次に、実験１と同様の方法及び条件で氷結カプセルの形成を行い、実験１と同様の低温保存条件で実験２を行った。実験２では、液体Ｂとして１％食塩水の調味水１０ｍｌ、液体Ｃとして粘度１０ｍｍ／ｓのジメチルシリコーンオイル９０ｍｌ、液体Ｄとして真水７０ｍｌ、保存対象物Ａとして１．５％寒天をそれぞれ使用した。実験２の結果を表２に示す。なお、比較例７は、低温保存していない２０℃での対照試料である。
【００８２】
保存対象物Ａとした１．５％寒天とは、１．５重量％の寒天水溶液に高野豆腐の粉末を混合して成形した試料である。この試料の含水率は約８０％であり、６５％〜８５％である魚介や獣肉等の肉類の含水率に近い。
【００８３】
この試料は、具体的には次のように作成した。まず、高野豆腐をおろし金で摺りおろして粉末状にした。そして、沸騰した１．５重量％の寒天水溶液に水重量に対して７重量％の高野豆腐粉末を混合し，５分間撹拌後容器に容れ、氷水で容器を冷却して内容物を凝固させた。そして、容器内の結露した水滴を除去した後、内径１２ｍｍの円筒形状の型を用いて型抜き成形を行い、直径１２ｍｍ、高さ１０ｍｍの円筒形状の試料を得た。さらに、この成形した試料をチャック付きビニール袋に収納して、４℃で１日間冷蔵した。
【００８４】
ドリップ率Ｒは、この試料を用いて次のように求めた。まず、低温保存前の試料の重量Ｗｐを測定した後、 試料を低温保存した。そして、試料を低温保存状態のまま遠沈管（スピッツ管）に入れ、スイングローター式遠心機を用いて１１３Ｇで５分間遠心することで、自然解凍させた。そして、遠沈管から試料を取り出して重量Ｗｃを測定し、試料の重量差に基づき、式（１）でドリップ率Ｒを求めた。
【００８５】
Ｒ＝１００×（Ｗｐ−Ｗｃ）／Ｗp  ・・・  （１）
ただし、試料の製造にバラツキがあるため，ドリップ率Ｒの比較は同じ製造ロットの試料を用いて行った。
【００８６】
なお、外容器１１、中袋１２、及び内袋１３は全て透明であったため、目視によって調味水及び試料が凍結状態であるか非凍結状態であるかを判定した。実験結果を表１に示す。
【００８７】
実施例５及び６は、そのドリップ率Ｒが保存していない比較例７とほぼ同程度で低く、目視でも保存状態は良好であった。よって、−７℃の低温で非凍結状態で３日間良好に保存できたことが分かった。
【００８８】
これは、ジメチルシリコーンオイルの存在によって圧力上昇を緩慢にすることで、非凍結状態で試料を良好に低温保存することができたものであると考えられる。
【００８９】
また、実施例７では、氷結カプセルに割れが発生したが、ジメチルシリコーンオイルのない比較例６と比較すれば、ドリップ率Ｒが少なかった。これは、実施例７では、一旦深い過冷却となった後に氷結カプセルが割れたので、試料の組織に損傷がそれほど発生しなかったからであると考えられる。
【００９０】
実施例７から分かるように、凍結状態で低温保存する場合であっても、ジメチルシリコーンオイルの存在によって、氷が破壊されるまでの時間が長く、試料への加圧により大きな凝固点降下による非凍結状態からの氷破壊による減圧によって、試料の内部に均一に氷核形成した後に凍結するので、良質な低温保存が可能となる。
【００９１】
以上、実験２の結果から、ジメチルシリコーンオイルが存在することによって、凍結による急激な圧力上昇が緩和して、氷結カプセルの割れを防止しながら内部圧を高圧にできることが分かった。
【００９２】
【表２】
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【００９３】
［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態に係る低温保存方法及び低温保存容器について、図面を参照して説明する。
【００９４】
図３に示すように、低温保存容器２０は、外容器２１、第１の中袋２２、第２の袋２３を備えており、図示しないが外容器２１の上部がハンガー１（図１参照）に固定される。
【００９５】
外容器２１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂や鉄等の金属からなる容器である。第１の袋２２及び第２の内袋２３は、伸縮自在であり、例えば、ポリエチレン等の樹脂からなる。
【００９６】
第１の袋２２は、内部の第１の閉鎖空間内に、液体Ｄより大きな圧縮率を有し、且つ液体Ｄの凝固点より低温の凝固点を有する液体Ｃが充満される。第１の袋２２に充満された液体Ｃは、上記中袋２２に充満された液体Ｃと同様に、オイル類やゲル状のヤマトノリやゼラチンなどである。
【００９７】
第２の袋２３は、内部の第２の閉鎖空間内に、凝固すると体積が増加する液体Ｄが充満される。ここでは、液体Ｄは水である。ただし、液体Ｄは、真水であっても、真水に凝固点低下剤等の薬剤を添加したものであってもよい。
【００９８】
外容器２１には、第１の袋２２、第２の袋２３、及び保存対象物Ａが内包され、外容器２１内のこれらが占める空間以外の内部空間はエタノール水溶液等の不凍液Ｅが充満される。
【００９９】
保存対象物Ａは、例えば、野菜、果物、肉、魚等の食品、人間や動物の臓器、細胞などであり、その大きさや厚さは特に限定されないが、小さいほうが好ましい。
【０１００】
本実施形態では、上記第１の実施形態と同様に、保存対象物Ａを収容した低温保存容器２０を図示しない冷凍室内で保存温度まで冷却する。
【０１０１】
本実施形態によれば、第２の袋２３内の液体Ｄ（水）が冷却して凍結する。この凍結時の体積膨張によって外容器２１内の液体部分の体積が減少して外容器２１内の圧力が大気圧以上に上昇する。
【０１０２】
このとき、第１の袋２２内に充満された液体Ｃの圧縮によって圧力上昇の一部が緩衝され、外容器２１内の急激な圧力上昇が抑制される。そして、不凍液Ｅの内圧が大気圧を超えるので、保存対象物Ａ内の水分の凍結温度が０℃未満となり、０℃未満の低温で保存対象物Ａを非凍結状態で保存することが可能となる。
【０１０３】
本実施形態によれば、過度な高圧力で、外容器２１が不如意に破損するおそれがなく、壁厚が薄く耐圧性能が低くてもよいので、軽量で安価な耐圧容器を使用することができる。
【０１０４】
なお、０℃未満の保存温度でも外容器２１が破損しないようにするには、液体Ｄ（水）の凍結時の体積膨張、液体Ｃの圧縮率、及び保存温度で保存対象物Ａ中の水分が凍結しない圧力を考慮して、液体Ｃと液体Ｄとの体積比を設定すればよい。
【０１０５】
これによって、外容器２１内に印加される圧力の上限値及び上昇態様が一意的に定まる。よって、外容器２１が破損することなく、且つ保存対象物Ａを安定的に非凍結状態で低温保存することが可能となる。
【０１０６】
本実施形態は、従来の濃度調整とは異なり、液体の量の調整によって所望の高圧を得るものであり、従来と比較して安定的に所望の高圧を得ることができる。
【０１０７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、低温保存容器１０，２０を氷結カプセル形成槽３の接触冷媒４中に吊り下げて冷却する場合について説明した。しかし、低温保存容器１０，２０を冷却する装置や方法は、これに限定されない。
【０１０８】
また、深海調査などでは、深海において耐圧容器内に、採取した深海生物を海水と共に収納し、さらにジメチルシリコーンオイル等の緩衝液を入れた袋を入れることで、浮上時の急激な減圧速度を緩和して海洋生物への損傷を低減することができる。耐圧容器内が海水だけの場合、浮上時に外圧が減圧すると、水は圧縮率が低く減圧による体積増加が僅かなため、耐圧容器が変形して圧力維持が困難になる。ジメチルシリコーンオイル等の圧縮率の大きな液体を耐圧容器内に入れれば、減圧時の耐圧容器の変形による容積増加分と比較して体積変化が遥かに大きいので、減圧を緩和することが可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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