(57)【要約】【課題】細胞や生体組織などの生物学的材料を破壊することなく短時間に凍結させることが可能な生物学的材料の凍結方法及び生物学的材料の凍結装置を提供する。【解決手段】生物学的材料の凍結方法は、凍結容器１に貯留された冷凍保存液Ｐに生物学的材料Ｔを懸濁する工程と、前記凍結容器１を氷スラリーＳ中に浸漬することにより、前記生物学的材料Ｔを急速凍結する工程と、を含む。生物学的材料Ｔの温度は、指数関数的に減少する。生物学的材料Ｔは、３０分で−８０℃まで冷却される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凍結容器に貯留された冷凍保存液に生物学的材料を懸濁する工程と、
前記凍結容器を氷スラリー中に浸漬することにより、前記生物学的材料を急速凍結する工程と、
を含む生物学的材料の凍結方法。
【請求項２】
前記生物学的材料の温度は、指数関数的に減少する、
請求項１に記載の生物学的材料の凍結方法。
【請求項３】
前記生物学的材料は、３０分で−８０℃まで冷却される、
請求項１又は２に記載の生物学的材料の凍結方法。
【請求項４】
前記氷スラリーは、溶質含有水溶液から氷点下に生成された氷と、前記溶質含有水溶液と同じ又は異なる水溶液と、を含むシャーベット状である、
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の生物学的材料の凍結方法。
【請求項５】
前記氷は、
（ａ）融解完了時の温度が０℃未満である
（ｂ）融解過程で氷から発生する前記溶質含有水溶液の溶質濃度の変化率が３０％以内である
の両条件を満たす、
請求項４に記載の生物学的材料の凍結方法。
【請求項６】
生物学的材料を懸濁する冷凍保存液を貯留する凍結容器と、
前記生物学的材料を急速凍結するため、前記凍結容器を浸漬する氷スラリーを貯留する貯槽と、
を備える生物学的材料の凍結装置。
【請求項７】
溶質含有水溶液から氷点下に生成された氷と、前記溶質含有水溶液と同じ又は異なる水溶液と、を含むシャーベット状の氷スラリーを製造する氷スラリー製造部、
を備える請求項６に記載の生物学的材料の凍結装置。
【請求項８】
前記氷は、
（ａ）融解完了時の温度が０℃未満である
（ｂ）融解過程で氷から発生する前記溶質含有水溶液の溶質濃度の変化率が３０％以内である
の両条件を満たす、
請求項７に記載の生物学的材料の凍結装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞や生体組織などの生物学的材料を凍結する生物学的材料の凍結方法及び生物学的材料の凍結装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞や生体組織などの生物学的材料を凍結保存するための凍結保存技術が種々提供されている。凍結保存技術では、凍結保存液が使用される（例えば特許文献１参照）。凍結保存技術では、５〜１５％のジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）やグリセリンなどの凍結防止剤を添加した凍結保存液が使用される。凍結保存液は、予め氷冷される。
【０００３】
図３に示すように、細胞や生体組織などの生物学的材料は、氷や凍結保存液によって冷却される。図３は、従来の生物学的材料の凍結方法における温度推移を示すグラフであって、横軸に時間をとり、縦軸に生物学的材料の温度をとったグラフである。
【０００４】
生物学的材料は、氷中に５分間浸漬されることにより、常温から０℃近くにまで冷却される。この冷却された生物学的材料は、予め氷冷された凍結保存液中に懸濁された後、−２０℃の冷凍庫において、５０分間程度時間をかけて徐々に冷却される。生物学的材料が常温から−２０℃になるまで５５分かかる。生物学的材料は、さらに−８０℃冷凍庫に移し、１２時間程度時間をかけて徐々に冷却される。
【０００５】
生物学的材料が常温から−８０℃になるまで、７７５分（１２時間５５分）かかる。生物学的材料は、最後に−１９６℃の液体窒素の気相中で凍結保存される。このように従来の凍結保存技術は、３段階のステップを経て、生物学的材料がゆっくりした速度（トータルで−１〜−２℃／３分間）で冷却されることにより、急冷したときに起きる細胞破壊を回避することができる。
【０００６】
ところで、生体組織は、病理検査において診断に供される。病理検査には、手術の方針を決定する方法として、術中迅速病理診断や術後病理組織診断などがある。術中迅速病理診断は、手術中に採取された病変組織から染色標本を作製し、この染色標本に基づいて病変の性質（良性か悪性（癌）かなど）の把握や切除範囲の決定を目的として行われる病理組織診断や細胞診断である（例えば特許文献２参照）。
【０００７】
術中迅速病理診断で用いる染色標本は、複数の工程を経て作製される。具体的には、まず、手術中に採取された病変組織が一定の硬度を有するように流動性のある包埋剤に埋め込まれ、その後、急速に凍結される。この凍結された病変組織は、組織凍結用ミクロトームにより４μｍ程度の厚さにスライスされ、ブロックが作製される。このブロックは、スライドガラスに貼り付けられ、ホルマリン溶液で固定される。この後、ブロックは、ヘマトキシリンとエオジンで染色（ＨＥ染色）されることで、染色標本が作製される。
【０００８】
この染色標本は、速度を優先して作製される。染色標本は、病理医によって顕微鏡で観察され、病理組織診断や細胞診断がされる。染色標本中に例えば癌細胞が見つけられると、癌の種類などが診断され、その結果が手術中に医師に連絡される。
【０００９】
術中迅速病理診断は、速度を優先することから、術後病理組織診断と比べて低品質になる。したがって、術中迅速病理診断で用いられた染色標本が適正であったかどうかが術後病理組織診断によって検証される。術後病理組織診断は、術中迅速病理診断において一旦凍らせた病変組織を解凍し、ホルマリン溶液で固定し、パラフィン（ロウ）包埋ブロックを作製し直す。このブロックは、染色され、染色標本が作製される。染色標本は、病理医によって観察され、顕微鏡で組織診断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−２３５７２８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
凍結保存技術と、術中迅速病理診断とは、生物学的材料を凍結する点において共通する。したがって、術中迅速病理診断において、凍結保存技術によって病変組織を凍結することが可能であれば、染色標本を作製することができる。しかし、凍結保存技術は、１２時間以上も掛けて生物学的材料を凍結する。したがって、短時間に染色標本を作製しなければならない術中迅速病理診断において凍結保存技術を採用することは、現実的でない。換言すれば、凍結保存技術において、細胞や生体組織を破壊することなく短時間に凍結させることができれば、凍結保存技術を術中迅速病理診断において採用することが可能となる。
【００１２】
本発明は、細胞や生体組織などの生物学的材料を破壊することなく短時間に凍結させることが可能な生物学的材料の凍結方法及び生物学的材料の凍結装置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】
【００１３】
本発明の生物学的材料の凍結方法は、
凍結容器に貯留された冷凍保存液に生物学的材料を懸濁する工程と、
前記凍結容器を氷スラリー中に浸漬することにより、前記生物学的材料を急速凍結する工程と、
を含む。
【００１４】
前記本発明の生物学的材料の凍結方法において、
前記生物学的材料の温度は、指数関数的に減少する。
前記本発明の生物学的材料の凍結方法において、
前記生物学的材料は、３０分で−８０℃まで冷却される。
【００１５】
前記本発明の生物学的材料の凍結方法において、
前記氷スラリーは、溶質含有水溶液から氷点下に生成された氷と、前記溶質含有水溶液と同じ又は異なる水溶液と、を含むシャーベット状である、
【００１６】
前記本発明の生物学的材料の凍結方法において、
前記氷は、
（ａ）融解完了時の温度が０℃未満である
（ｂ）融解過程で氷から発生する前記溶質含有水溶液の溶質濃度の変化率が３０％以内である
の両条件を満たす。
【００１７】
本発明の生物学的材料の凍結装置は、
生物学的材料を懸濁する冷凍保存液を貯留する凍結容器と、
前記生物学的材料を急速凍結するため、前記凍結容器を浸漬する氷スラリーを貯留する貯槽と、
を備える。
【００１８】
前記本発明の生物学的材料の凍結装置において、
溶質含有水溶液から氷点下に生成された氷と、前記溶質含有水溶液と同じ又は異なる水溶液と、を含むシャーベット状の氷スラリーを製造する氷スラリー製造部、
を備える。
【００１９】
前記本発明の生物学的材料の凍結装置において、
前記氷は、
（ａ）融解完了時の温度が０℃未満である
（ｂ）融解過程で氷から発生する前記溶質含有水溶液の溶質濃度の変化率が３０％以内である
の両条件を満たす。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、細胞や生体組織などの生物学的材料を破壊することなく短時間に凍結させることが可能な生物学的材料の凍結方法及び生物学的材料の凍結装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の生物学的材料の凍結装置の概要を示す概略断面図であり、図１（ａ）は第１の段階を示す概略断面図、図１（ｂ）は第２の段階を示す概略断面図である。
【図２】本発明の生物学的材料の凍結方法における温度推移を示すグラフである。
【図３】従来の生物学的材料の凍結方法における温度推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の生物学的材料の凍結方法及び生物学的材料の凍結装置の一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明の生物学的材料の凍結装置の概要を示す概略断面図であり、図１（ａ）は第１の段階を示す概略断面図、図１（ｂ）は第２の段階を示す概略断面図である。図２は、本発明の生物学的材料の凍結方法における温度推移を示すグラフであり、横軸に時間をとり、縦軸に温度をとったときのグラフである。
【００２３】
生物学的材料の凍結装置（以下、主として「凍結装置」として説明する。）は、凍結容器１と貯槽２とを備えている。凍結装置は、さらに、氷スラリー製造部３を備えている。凍結容器１は、冷凍保存液Ｐを貯留する容器である。凍結容器１は、上面を開口した平皿（採番せず）と、この平皿の上面を塞ぐ蓋体（採番せず）とを備えている。ただし、凍結容器１は、キャップ付きのボトルのようなクライオチューブなどであってもよい。
【００２４】
冷凍保存液Ｐは、細胞や生体組織などの生物学的材料Ｔを懸濁する。冷凍保存液Ｐは、多種類がストックされていて、その多種類の中から凍結する生物学的材料Ｔに最適なものが選択される。
【００２５】
貯槽２は、シャーベット状の氷スラリーＳを貯留する。氷スラリーＳは、溶質含有水溶液から氷点下に生成された氷と、前記溶質含有水溶液と同じ又は異なる水溶液と、を含む。氷スラリーＳは、氷スラリー製造部３において製造される。氷スラリー製造部３と貯槽２とは、流路４によって接続され、氷スラリー製造部３で製造された氷スラリーＳが貯槽２内に貯留される。
【００２６】
氷スラリー製造部３について詳しく説明する。図示しないが、氷スラリー製造部３は、フレークアイス製造装置と貯氷タンクとを備えている。フレークアイス製造装置は、溶質含有水溶液を含む液体（以下「ブライン」と呼ぶ）からハイブリッドアイスを生成し、ハイブリッドアイスからフレークアイスを製造する。貯氷タンクでは、フレークアイスとブラインとが所定の比率で混合され、氷スラリーＳを製造する。
【００２７】
ブラインとは、例えば、塩化ナトリウム水溶液（塩水）や塩化カルシウム水溶液、塩化マグネシウム水溶液、エチレングリコール水溶液などのように、溶質を水のような溶媒中に含有する水溶液であり、凝固点が低いという特長を有している。ハイブリッドアイスは、ブライン中の溶質と溶媒とに分離する時間を与えられる間もなく瞬時に凍結した氷である。本発明において、「氷」とは、フレークアイス製造装置により生成されたハイブリッドアイス又はフレークアイスである。
【００２８】
氷は、以下の（ａ）及び（ｂ）の条件を満たす、溶質含有水溶液を含む液体の氷である。
（ａ）融解完了時の温度が０℃未満である
（ｂ）融解過程で氷から発生する溶質含有水溶液の溶質濃度の変化率が３０％以内である
【００２９】
条件（ａ）について説明する。氷は、溶質含有水溶液から生成されるため、凝固点が溶質を含まない真水よりも低下する。そのため、氷は、融解完了時の温度が０℃未満であるという特徴を有する。「融解完了時の温度」とは、フレークアイス製造装置により生成された氷を融点以上の環境下（例えば、室温、大気圧下）に置くことで氷の融解を開始させ、全ての氷が融解して水になった時点におけるその水の温度のことを指す。融解完了時の温度は、０℃未満であれば特に限定されず、溶質の種類、濃度を調整することで適宜変更することができる。
【００３０】
条件（ｂ）について説明する。フレークアイス製造装置により生成された氷は、溶質含有水溶液を含む液体の氷からなるものであるため、融解過程における溶質の溶出速度の変化が少ないという特徴を有する。具体的には、融解過程で氷から発生する溶質含有水溶液の溶質濃度の変化率が３０％である。「融解過程で氷から発生する溶質含有水溶液の溶質濃度の変化率」とは、融解過程の任意の時点での発生する溶質含有水溶液における溶質濃度に対する、融解完了時における溶質含有水溶液の濃度の割合を意味する。「溶質濃度」とは、溶質含有水溶液中の溶質の質量の濃度を意味する。
【００３１】
フレークアイス製造装置により生成された氷における溶質濃度の変化率は、３０％以内であれば特に限定されない。ただし、その変化率が少ない方が、凝固点の低下した溶質含有水溶液の氷の純度が高いこと、つまり、冷却能が高いことを意味する観点から、溶質濃度の変化率は、２５％以内であってもよい。
【００３２】
フレークアイス製造装置により生成された氷に含まれる溶質の種類は、水を溶媒としたときの溶質であれば特に限定されず、所望の凝固点、使用する氷の用途等に応じて、適宜選択することができる。溶質としては、固体状の溶質、液状の溶質等が挙げられるが、代表的な固体状の溶質としては、塩類（無機塩、有機塩等）が挙げられる。特に、塩類のうち、食塩（ＮａＣｌ）は、凝固点の温度を過度に下げすぎない。また、食塩は、調達が容易な海水に含まれる。また、液状の溶質としては、エチレングリコール等が挙げられる。溶質は１種単独で含まれてもよく、２種以上含まれてもよい。
【００３３】
フレークアイス製造装置により生成された氷を構成する液体は、上記の溶質含有水溶液に加え、さらに、油を含む液体であってもよい。そのような液体としては、生乳、水と油を含む産業廃棄物（廃棄乳等）が挙げられる。液体が生乳であった場合、その氷を食したときの官能性が向上する点で好ましい。このように、官能性が向上する理由は、生乳に含まれる油（脂肪）が氷の中に閉じ込められた状態であるからと推測される。なお、フレークアイス製造装置により生成された氷は、上記の溶質含有水溶液を凍結させたもののみから構成してもよい。
【００３４】
また、フレークアイス製造装置により生成された氷は、凝固点降下度の異なる２種以上の溶質を含む水溶液の氷であってもよい。この場合、フレークアイス製造装置により生成された氷は、一方の溶質含有水溶液の氷と、他方の溶質含有水溶液の氷との混合物であってもよい。かかる場合、例えば、溶質としてエチレングリコールを含む水溶液の氷に、エチレングリコールと凝固点降下度の異なる溶質として食塩を含む水溶液の氷を加えることで、エチレングリコールを含む水溶液の氷の融解を遅らせることができる。
【００３５】
あるいは、フレークアイス製造装置により生成された氷は、２種以上の溶質を同一の水溶液に溶解した水溶液の氷であってもよい。また、凝固点降下度の異なる２種以上の溶質を併用する場合、対象となる溶質を含む水溶液の氷の融点を下げる場合においても有用である。例えば、溶質として食塩を用いる場合に、食塩よりさらに融点を下げることができる溶質（エチレングリコール、塩化カルシウム等）を併用することで、食塩水の氷の融点を下げることができ、例えば、食塩水の氷のみではなしえない−３０℃近辺での温度を実現できる。凝固点降下度の異なる２種以上の溶質の比率は、目的に応じて適宜変更することができる。
【００３６】
また、フレークアイス製造装置により生成された氷は、真水の凝固点以下の温度で安定な状態が続くため、すなわち、分離しない状態を長く持続させることができる。そのため、フレークアイス製造装置により生成された氷を構成する液体が、上記の溶質含有水溶液に加え、さらに、油を含む液体であった場合、この油が均一な状態が長持ちし、つまり、分離しない状態を長く持続させることができる。
【００３７】
フレークアイス製造装置により生成された氷に含まれる溶質の濃度は特に限定されず、溶質の種類、所望の凝固点、使用する氷の用途等に応じて、適宜選択することができる。例えば、溶質として食塩を用いた場合は、溶質含有水溶液の凝固点をより下げて、高い冷却能を得ることができる点で、食塩の濃度は０．５％（ｗ／ｖ）以上であることが好ましい。
【００３８】
フレークアイス製造装置により生成された氷を構成する液体がさらに油を含む場合、液体中の水と油との比率は、特に限定されず、例えば、１：９９〜９９：１の範囲で適宜選択してもよい。
【００３９】
ここで、フレークアイス製造装置の概要について説明する。図示しないが、フレークアイス製造装置は、ブラインを急速凍結することで薄氷状のハイブリッドアイスを生成する製氷部と、この製氷部にブラインを注出する噴射部と、薄氷状のハイブリッドアイスを製氷部から掻き落とすブレードとを備えている。
【００４０】
製氷部は、筒状の竪型ドラムであったり、鉛直姿勢のプレートであったり、形態を問わない。竪型ドラムの内周面やプレートの表面の温度は、−２０℃〜−２５℃に冷却される。竪型ドラムやプレートを構成する部材としては、熱伝導率が高い銅や銅合金が採用される。竪型ドラムや金属プレートの表面は、耐摩耗性の金属、例えばクロムによってメッキされている。
【００４１】
噴射部は、ブラインを製氷部に間歇的に噴射する。ブラインは、製氷部で瞬間的にハイブリッドアイスに生成される。ブレードが氷を製氷部から掻き落とすことで、フレークアイスが製造される。フレークアイスは、製氷部の直下に配備された貯氷タンク内に落下する。なお、ハイブリッドアイスとフレークアイスとを合わせて以下、「氷」とも記載する。
【００４２】
貯氷タンクには、ブライン貯留タンクに貯留されたブラインも供給される。貯氷タンク内では、フレークアイス製造装置で製造されたフレークアイスと、ブライン貯留タンクから供給されたブラインとが所定の比率で混合される。このようにして、貯氷タンク内でシャーベット状の氷スラリーＳが製造される。
【００４３】
フレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーＳは、上記の氷の他の成分を含んでもよく、例えば、上記の氷以外に水を含むことで、氷と水との混合物により構成してもよい。例えば、氷に含まれる溶質と同一の溶質を含有する水をさらに含む場合、氷における溶質の濃度と、水における溶質の濃度は近い方が好ましい。その理由は、以下のとおりである。
【００４４】
氷の溶質濃度が水の溶質濃度より高い場合、氷の温度が水の飽和凍結点より低いため、溶質濃度が低い水を混合した直後に水分が凍結する。一方、氷の溶質濃度が水の溶質濃度より低い場合、氷の飽和凍結点よりも水の飽和凍結点のほうが低いため氷が融解し、氷と水との混合物からなる氷スラリーＳの温度が低下する。つまり、氷と水との混合物の状態（氷スラリーＳの状態）を変動させないようにするためには、上述のとおり、混合する氷と水の溶質濃度を同程度とすることが好ましい。また、氷と水との混合物の状態である場合、水は、上記氷が融解してなるものであってもよく、別途調製したものであってもよいが、上記氷が融解してなるものであることが好ましい。
【００４５】
具体的には、フレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーＳを氷と水との混合物により構成する場合、氷における溶質の濃度と、水における溶質の濃度との比が、７５：２５〜２０：８０であることがより好ましく、５０：５０であることが最も好ましい。特に、溶質として食塩を用いる場合、氷における溶質の濃度と、水における溶質の濃度との比が上記範囲内にあることが好ましい。氷スラリーＳが塩水を凍結させた氷から製造される場合は、塩分濃度が１３．６〜２３．１％とされる。
【００４６】
フレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーＳは、さらに、上記のフレークアイス製造装置により生成された氷より高い熱伝導率を有する固体を含有することが好ましい。しかしながら、フレークアイス製造装置により生成された氷は、上記のように冷却能が高いため、熱伝導率の高い固体による短時間の冷却能力を得つつ、長時間の冷却も可能としている点で有用である。
【００４７】
フレークアイス製造装置により生成された氷より高い熱伝導率を有する固体としては、例えば、金属（アルミニウム、銀、銅、金、ジュラルミン、アンチモン、カドミウム、亜鉛、すず、ビスマス、タングステン、チタン、鉄、鉛、ニッケル、白金、マグネシウム、モリブデン、ジルコニウム、ベリリウム、インジウム、ニオブ、クロム、コバルト、イリジウム、パラジウム）、合金（鋼（炭素鋼、クロム鋼、ニッケル鋼、クロムニッケル鋼、ケイ素鋼、タングステン鋼、マンガン鋼等）、ニッケルクロム合金、アルミ青銅、砲金、黄銅、マンガニン、洋銀、コンスタンタン、はんだ、アルメル、クロメル、モネルメタル、白金イリジウム等）、ケイ素、炭素、セラミックス（アルミナセラミックス、フォルステライトセラミックス、ステアタイトセラミックス等）、大理石、レンガ（マグネシアレンガ、コルハルトレンガ等）等であって、フレークアイス製造装置により生成された氷より高い熱伝導率を有するものが挙げられる。
【００４８】
また、フレークアイス製造装置により生成された氷より高い熱伝導率を有する固体は、熱伝導率が２．３Ｗ／ｍ  Ｋ以上の固体であることがより好ましく、熱伝導率が５０Ｗ／ｍ  Ｋ以上）の固体であることがさらに好ましく、熱伝導率が１００Ｗ／ｍ  Ｋ以上の固体であることがより一層好ましく、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ  Ｋ以上の固体であることがなお好ましく、熱伝導率が２００Ｗ／ｍ  Ｋ以上の固体であることがなお好ましく、熱伝導率が４００Ｗ／ｍ  Ｋ以上の固体であることが特に好ましい。
【００４９】
フレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーＳが、上記氷より高い熱伝導率を有する固体を含有する場合、上記のとおり、多くの固体を含んでも長時間の冷却に適しており、例えば、フレークアイス製造装置により生成された氷より高い熱伝導率を有する固体の質量／氷スラリーＳに含まれるフレークアイス製造装置により生成された氷の質量（又は氷スラリーＳに含まれる本発明の氷と溶質含有水溶液を含む液体との合計質量）は、１／１０００００以上であってもよい。
【００５０】
フレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーＳに含有される上記固体は、どのような形状であってもよいが、粒子状であることが好ましい。また、上記固体は、フレークアイス製造装置により生成された氷の内部に含まれた形態で含まれていてもよく、氷の外部に含まれた形態で含まれていてもよいが、氷の外部に含まれた形態で含まれていた方が冷凍容器に直接接しやすくなるため、冷却能が高くなる。このことから、氷の外部に含まれた形態で含まれていた方が好ましい。
【００５１】
また、フレークアイス製造装置により生成された氷を含有する氷スラリーＳが上記固体を含有する場合、フレークアイス製造装置により氷を生成した後に上記固体と混合してもよく、あるいは、あらかじめ原料となる水に混合した状態で、フレークアイス製造装置によって氷を生成してもよい。
【００５２】
ここで、生物学的材料の凍結装置の使用方法及び生物学的材料の凍結方法について説明する。図１（ａ）に示すように、氷スラリー製造部３で製造された氷スラリーＳは、流路４によって貯槽２内に貯留される。氷スラリー製造部３で製造された氷スラリーＳは、塩類などの溶質の濃度を変更したり、エチレングリコールなどの溶質を併用したりすることにより、細かく調整された所定の温度に冷却されている。
【００５３】
一方、凍結容器１内には、冷凍保存液Ｐが貯留されている。この冷凍保存液Ｐに生物学的材料Ｔが懸濁される。図１（ｂ）に示すように、生物学的材料Ｔを懸濁した冷凍保存液Ｐは、冷凍容器が貯槽２に貯留された氷スラリーＳ内に浸漬される。したがって、凍結容器１内に貯留された凍結保存液が冷却され、凍結保存液中に懸濁した生物学的材料Ｔも冷却される。
【００５４】
氷スラリーＳが−８０℃程度である場合は、生物学的材料Ｔが３０分で−８０℃まで一気に冷却され、急速凍結される。図２に示すように、生物学的材料Ｔは、具体的には指数関数的に減少する。この指数関数は、底が１よりも十分に小さく、横軸の値、すなわち、時間がわずかに経過するだけで、縦軸の値、すなわち、生物学的材料Ｔの温度が急激に降下する。
【００５５】
図２に示した例では、生物学的材料Ｔは、冷凍保存液Ｐを介して氷スラリーＳによって約２０分間で１５℃から−７０℃までほぼ一次関数的に急激に降温し、その後、冷却開始後約３０分経過すると、−８０℃まで徐々に降温する。生物学的材料Ｔは、このように３０分間で−８０℃まで一気に凍結することにより、細胞や生体組織が破壊されない。
【００５６】
この生物学的材料の凍結方法及び生物学的材料の凍結装置は、術中迅速病理診断において採用することができる。生物学的材料Ｔである病変組織は、手術中に採取され、凍結容器１に貯留された冷凍保存液Ｐに懸濁される。したがって、冷凍保存液Ｐが包埋剤として使用される。
【００５７】
冷凍保存液Ｐを貯留した冷凍容器が貯槽２に貯留された氷スラリーＳ中に浸漬されることで、冷凍容器内の病変組織は、氷スラリーＳによって３０分間で−８０℃まで一気に凍結される。したがって、この病変組織は、生体組織が破壊されることなく凍結される。この凍結された病変組織は、組織凍結用ミクロトームにより４μｍ程度の厚さにスライスされ、ブロックが作製される。このブロックは、スライドガラスに貼り付けられ、ホルマリンで固定される。この後、ブロックは、ヘマトキシリンとエオジンで染色（ＨＥ染色）されることで、染色標本が作製される。
【００５８】
染色標本は、病理医によって顕微鏡で観察され、組織診断される。染色標本中に例えば癌細胞が見つけられると、癌の種類などが診断され、その結果が手術中に医師に連絡される。染色標本は、破壊されていない病変組織から高品質に作製されるため、精確に組織診断される。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。また本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更や上記実施の形態の組み合わせを施してもよい。
【００６０】
上述した実施形態では、生物学的材料Ｔの温度が指数関数的に減少し、生物学的材料Ｔが３０分で−８０℃まで冷却されるとした。しかし、生物学的材料Ｔは、一次関数的に降温してもよい。また、上述した実施形態の時間や温度は、一例にすぎず、例えば、溶質が食塩（ＮａＣｌ）であれば、氷スラリーＳは、−２１．３℃に冷却される。
【００６１】
上述した実施形態では、氷スラリーＳが、溶質含有水溶液から氷点下に生成された氷と、前記溶質含有水溶液と同じ又は異なる水溶液と、を含むシャーベット状であるとし、氷は、（ａ）融解完了時の温度が０℃未満である、（ｂ）融解過程で氷から発生する前記溶質含有水溶液の溶質濃度の変化率が３０％以内である、の両条件を満たす、とした。しかし、凍結する生物学的材料Ｔによって、このような氷スラリーＳ及び氷に限定することなく、各種の氷スラリーＳ及び氷を採用することができる。
【００６２】
上述した実施形態では、生物学的材料の凍結装置は、溶質含有水溶液から氷点下に生成された氷と、溶質含有水溶液と同じ又は異なる水溶液と、を含むシャーベット状の氷スラリーＳを製造する氷スラリー製造部３を備えた。この氷スラリー製造部３は、溶融した溶融スラリーを水溶液として循環させる循環装置を備えてもよいし、使用態様によっては氷スラリー製造部３を備えなくてもよい。
【００６３】
以上まとめると、本発明が適用される生物学的材料の凍結方法は、
凍結容器１に貯留された冷凍保存液Ｐに生物学的材料Ｔを懸濁する工程と、
前記凍結容器１を氷スラリーＳ中に浸漬することにより、前記生物学的材料Ｔを急速凍結する工程と、
を含む。
【００６４】
この生物学的材料の凍結方法は、冷凍保存液Ｐに懸濁された生物学的材料Ｔが凍結容器１を介して氷スラリーＳによって冷却されることで、生物学的材料Ｔを一気に凍結することができる。氷スラリーＳは、シャーベット状であるため、冷凍保存液Ｐを貯留した凍結容器１を容易に氷スラリーＳ内に浸漬することができる。
【００６５】
本発明が適用される生物学的材料の凍結方法において、
前記生物学的材料Ｔの温度は、指数関数的に減少する。
この生物学的材料の凍結方法は、生物学的材料Ｔの温度が指数関数的に減少することにより、氷スラリーＳに冷却される生物学的材料Ｔの温度を急激に硬化させることができる。
【００６６】
本発明が適用される生物学的材料の凍結方法において、
前記氷スラリーＳは、溶質含有水溶液から氷点下に生成された氷と、前記溶質含有水溶液と同じ又は異なる水溶液と、を含むシャーベット状である。
この生物学的材料の凍結方法は、氷スラリーＳを氷と水溶液とによって製造すするため、溶質の濃度を変更することで、氷スラリーＳの温度を変更することができる。
【００６７】
本発明が適用される生物学的材料の凍結方法において、
前記氷は、
（ａ）融解完了時の温度が０℃未満である
（ｂ）融解過程で氷から発生する前記溶質含有水溶液の溶質濃度の変化率が３０％以内である
の両条件を満たす。
この生物学的材料の凍結方法は、氷が上記（ａ）（ｂ）の両条件を満たすことにより、凝固点が低下した水溶液を含む氷を製造することができる。
【００６８】
本発明が適用される生物学的材料の凍結装置は、
生物学的材料Ｔを懸濁する冷凍保存液Ｐを貯留する凍結容器１と、
前記生物学的材料Ｔを急速凍結するため、前記凍結容器１を浸漬する氷スラリーＳを貯留する貯槽２と、
を備える。
【００６９】
この生物学的材料の凍結装置は、冷凍保存液Ｐに懸濁された生物学的材料Ｔが凍結容器１を介して氷スラリーＳによって冷却されることで、生物学的材料Ｔを一気に凍結することができる。氷スラリーＳは、シャーベット状であるため、冷凍保存液Ｐを貯留した凍結容器１を容易に氷スラリーＳ内に入れることができる。
【００７０】
本発明が適用される生物学的材料の凍結装置において、
溶質含有水溶液から氷点下に生成された氷と、前記溶質含有水溶液と同じ又は異なる水溶液と、を含むシャーベット状の氷スラリーＳを製造する氷スラリー製造部３、
を備える。
この生物学的材料の凍結装置は、氷スラリーＳを氷と水溶液とによって製造すするため、溶質の濃度を変更することで、氷スラリーＳの温度を変更することができる。
【００７１】
本発明が適用される生物学的材料の凍結装置において、
前記氷は、
（ａ）融解完了時の温度が０℃未満である
（ｂ）融解過程で氷から発生する前記溶質含有水溶液の溶質濃度の変化率が３０％以内である
の両条件を満たす。
この生物学的材料の凍結装置氷は、上記（ａ）（ｂ）の両条件を満たすことにより、凝固点が低下した水溶液を含む氷を製造することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１……凍結容器
２……貯槽
３……氷スラリー製造部
Ｐ……冷凍保存液
Ｓ……氷スラリー
Ｔ……生物学的材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020078261.tif 000005