(57)【要約】【課題】気泡が原因で生じる凍結バッグ内の温度差を小さくする。【解決手段】凍結バッグ保持構造２０は、凍結対象物１６が充填された凍結バッグ１４を冷凍機の冷却板４ｂ上に保持するための構造である。凍結バッグ１４は、ケース１０に収容されるとともにバッグ上面１４ａがケース１０に熱的に接続された状態で冷却板４ｂに載置される。凍結バッグ保持構造２０は、バッグ上面１４ａが水平面に対して傾斜するように凍結バッグ１４を保持する。【選択図】図２
2020201024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凍結対象物が充填された凍結バッグを冷凍機の冷却板上に保持するための凍結バッグ保持構造であって、
前記凍結バッグは、ケースに収容されるとともに凍結バッグの上面が前記ケースに熱的に接続された状態で前記冷却板に載置され、
前記凍結バッグ保持構造は、前記上面が水平面に対して傾斜するように前記凍結バッグを保持することを特徴とする凍結バッグ保持構造。
【請求項２】
前記凍結バッグ保持構造は、前記冷却板の前記ケースが載置される面が水平面に対して傾斜した構造を有する請求項１に記載の凍結バッグ保持構造。
【請求項３】
前記凍結バッグ保持構造は、前記ケースの前記上面に熱的に接続される面が水平面に対して傾斜した構造を有する請求項１に記載の凍結バッグ保持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凍結バッグを冷凍機の冷却板上に保持するための凍結バッグ保持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、細胞等を長期保存する方法として、細胞等を凍結容器に入れて凍結保存する方法が知られている。細胞等の凍結保存では、凍結処理による細胞等の損傷を抑制するために、冷却速度を高精度に制御することが望まれる。したがって、一般に細胞等の凍結保存では、凍結保護剤を加えた保存液に細胞等を懸濁し、プログラムフリーザを用いて所定の冷却速度で細胞懸濁液の温度を低下させ、凍結していた。このような細胞等の凍結保存に関して、例えば特許文献１には、細胞等が充填された凍結バッグを収容し、凍結バッグを冷却するための略直方体のケースが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第１６／１５２５２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の細胞等の凍結保存では、凍結バッグを収容したケースを冷凍機の冷却板に載置し、ケースを介して凍結バッグを冷却することで細胞等を凍結していた。このような方法において、凍結バッグ内に気泡が存在すると、気泡の断熱作用によって気泡周辺部の冷却が阻害されることがあった。この場合、気泡の周辺部において局所的に大きな温度差が生じ、凍結対象物である細胞等の品質に悪影響を及ぼすおそれがあった。今後予想される品質要求の高まりに対応する上では、気泡が原因で生じる凍結バッグ内の温度差を小さくすることが望まれる。
【０００５】
本願はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、気泡が原因で生じる凍結バッグ内の温度差を小さくする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本願のある態様は、凍結対象物が充填された凍結バッグを冷凍機の冷却板上に保持するための凍結バッグ保持構造である。凍結バッグは、ケースに収容されるとともに凍結バッグの上面がケースに熱的に接続された状態で冷却板に載置され、凍結バッグ保持構造は、上面が水平面に対して傾斜するように凍結バッグを保持する。
【０００７】
以上説明した構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム等の間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００８】
本願によれば、気泡が原因で生じる凍結バッグ内の温度差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る凍結バッグ保持構造が実装される凍結装置の模式図である。
【図２】実施の形態１に係る凍結バッグ保持構造の断面図である。
【図３】実施の形態２に係る凍結バッグ保持構造の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る凍結バッグ保持構造が実装される凍結装置の模式図である。凍結装置１は、筐体２と、冷凍機４と、冷却チャンバ６と、断熱扉８と、を備える。筐体２内には、冷凍機４、冷凍機４に給電するための電源部（図示せず）、冷凍機４の駆動を制御する制御部（図示せず）、配線群（図示せず）等が収容される。冷凍機４は、例えばスターリング冷凍機であり、鉛直方向に延びるシリンダ４ａと、シリンダ４ａの上端に連結される冷却板４ｂ（吸熱部）と、を有する。
【００１２】
冷却チャンバ６は、筐体２の上部に配置される。冷却チャンバ６は、上方に開口する凹部６ａを有する。凹部６ａは、ケース１０が収容される収容空間１２を画成する。冷却チャンバ６は、凹部６ａの底面と筐体２とを連通する貫通孔６ｂを有する。貫通孔６ｂにはシリンダ４ａが挿通され、凹部６ａ内に冷却板４ｂが配置される。冷却板４ｂには、ケース１０が載置される。ケース１０は、ケース本体および蓋部（図示せず）で構成され、凍結対象物１６としての細胞等が充填された凍結バッグ１４を収容する。凍結バッグ１４は、冷却板４ｂによりケース１０を介して吸熱され、凍結される。
【００１３】
冷却チャンバ６の内部空間には断熱材（図示せず）が充填される。断熱扉８は、例えば一端が冷却チャンバ６に固定され、当該一端を中心として回動自在に設けられる。これにより、凹部６ａの開口が開閉自在に閉塞される。
【００１４】
図２は、実施の形態１に係る凍結バッグ保持構造の断面図である。凍結バッグ１４は、扁平な袋状容器であり、２つの主表面を有する。凍結バッグ１４は、ケース１０に収容され冷却板４ｂ上に置かれた状態で、２つの主表面がおおよそ鉛直方向に並ぶように配置される。以下では、上方に配置される凍結バッグ１４の主表面をバッグ上面１４ａとし、下方に配置される凍結バッグ１４の主表面をバッグ下面１４ｂとする。
【００１５】
凍結バッグ１４は、ケース１０に収容された状態で、バッグ上面１４ａおよびバッグ下面１４ｂがケース１０に熱的に接続される。ケース１０は、バッグ上面１４ａと対向するケース上面１０ａと、バッグ下面１４ｂと対向するケース下面１０ｂとを有する。本実施の形態のケース１０は、扁平な直方体形状であり、ケース上面１０ａおよびケース下面１０ｂが２つの主表面を構成する。ケース上面１０ａおよびケース下面１０ｂは、互いに平行に延びる。
【００１６】
バッグ上面１４ａは、ケース上面１０ａに熱的に接続され、バッグ下面１４ｂはケース下面１０ｂに熱的に接続される。凍結バッグ１４を収容したケース１０は、ケース下面１０ｂが冷却板４ｂ側を向くように姿勢が定められて、冷却板４ｂの上面１８に載置される。したがって、ケース１０のケース下面１０ｂが冷却板４ｂに熱的に接続される。凍結バッグ１４に充填された凍結対象物１６の熱は、バッグ上面１４ａおよびバッグ下面１４ｂからケース１０に伝わり、ケース１０を介して冷却板４ｂにより吸熱される。
【００１７】
バッグ上面１４ａとケース上面１０ａとが直に接触する場合、バッグ上面１４ａにおけるケース上面１０ａに（物理的に）接触する部分が、ケース１０に熱的に接続される部分である。バッグ上面１４ａとケース上面１０ａとの間に何らかの部材が介在し、当該部材を介して凍結バッグ１４の熱がケース上面１０ａに伝わる構造の場合には、バッグ上面１４ａにおいて当該部材に（物理的に）接触する部分が、ケース１０に熱的に接続される部分である。本実施の形態では、バッグ上面１４ａの中央部がケース上面１０ａに熱的に接続される。
【００１８】
同様に、バッグ下面１４ｂとケース下面１０ｂとが直に接触する場合、バッグ下面１４ｂにおけるケース下面１０ｂに（物理的に）接触する部分が、ケース１０に熱的に接続される部分である。バッグ下面１４ｂとケース下面１０ｂとの間に何らかの部材が介在し、当該部材を介して凍結バッグ１４の熱がケース下面１０ｂに伝わる構造の場合には、バッグ下面１４ｂにおいて当該部材に（物理的に）接触する部分が、ケース１０に熱的に接続される部分である。本実施の形態では、バッグ下面１４ｂの中央部がケース下面１０ｂに熱的に接続される。したがって、本実施の形態の凍結バッグ１４は、ケース１０に収容された状態でケース上面１０ａとケース下面１０ｂとに挟まれる。
【００１９】
凍結装置１は、凍結バッグ保持構造２０を備える。凍結バッグ保持構造２０は、凍結対象物１６が充填された凍結バッグ１４を冷却板４ｂ上に保持するための構造である。凍結バッグ保持構造２０は、バッグ上面１４ａが水平面Ｈに対して傾斜するように凍結バッグ１４を保持する。つまり、凍結バッグ１４は、凍結バッグ保持構造２０によって冷却板４ｂ上に保持された状態で、バッグ上面１４ａの法線が重力方向と交わる方向を向くように姿勢が定められる。バッグ上面１４ａの傾斜角度は、凍結対象物１６を懸濁した保存液の粘度等に応じて、設計者の経験的知見または設計者による実験やシミュレーション等に基づき適宜設定することが可能である。バッグ上面１４ａの傾斜角度は、例えば２〜３０°である。
【００２０】
本実施の形態の凍結バッグ保持構造２０では、冷却板４ｂのケース１０が載置される上面１８が水平面Ｈに対して傾斜している。より具体的には、冷却板４ｂは、シリンダ４ａに接続される下面１９と上面１８との鉛直方向の距離が、一端側から他端側に向かって徐々に大きくなる形状を有する。冷却板４ｂの上面１８を傾斜させることで、上面１８に載置されたケース１０のケース上面１０ａを傾斜させることができる。これにより、ケース上面１０ａと対向するバッグ上面１４ａを傾斜させることができる。
【００２１】
凍結バッグ１４内には、凍結対象物１６とともに気泡２２が混入している場合がある。凍結バッグ１４のバッグ上面１４ａが水平に拡がる場合、凍結バッグ１４内の気泡２２は、鉛直方向上方から見た凍結バッグ１４の中央部、つまりバッグ上面１４ａのケース上面１０ａに熱的に接続される領域に溜まりやすい。一方、凍結対象物１６は、バッグ上面１４ａのケース上面１０ａに熱的に接続される領域あるいはバッグ下面１４ｂのケース下面１０ｂに熱的に接続される領域に近い部分から優先的に冷却される。したがって、凍結対象物１６は、凍結バッグ１４の中央部に近いほど冷却速度が速く、凍結バッグ１４の外縁部に近いほど冷却速度が遅い。
【００２２】
断熱作用の大きい気泡２２が凍結対象物１６の冷却速度の速い領域に存在すると、当該領域において凍結対象物１６に大きな温度差が生じ得る。凍結対象物１６の凍結が局所的に不均一になると、この不均一になった部分において凍結対象物１６の品質が低下し得る。これに対し、凍結バッグ保持構造２０によりバッグ上面１４ａを傾斜させることで、気泡２２を凍結バッグ１４の中央部から、凍結バッグ１４の外縁部に移動させることができる。凍結バッグ１４の外縁部は中央部に比べて凍結速度が遅いため、気泡２２が原因で凍結対象物１６の凍結が不均一になったとしても、凍結対象物１６に生じる温度差を小さくすることができる。これにより、気泡２２が凍結対象物１６の凍結に与える負の影響を緩和することができる。
【００２３】
また、本実施の形態の凍結バッグ保持構造２０は、冷却板４ｂの上面１８から突出する係止突起２４を有する。ケース１０が上面１８に載置された状態で、傾斜したケース１０の下端が係止突起２４によって支持される。これにより、ケース１０が上面１８から滑り落ちることを抑制することができる。つまり、冷却板４ｂ上でケース１０を安定的に保持することができる。なお、係止突起２４に代えてまたは加えて、ケース１０または冷却板４ｂの表面に滑り止め用シート等を貼り付けることで、ケース１０の滑落を抑制してもよい。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態に係る凍結バッグ保持構造２０は、ケース１０に収容されるとともにバッグ上面１４ａがケース１０に熱的に接続された凍結バッグ１４を、バッグ上面１４ａが水平面Ｈに対して傾斜するように保持する。これにより、気泡２２が原因で生じる凍結バッグ１４内の温度差を小さくすることができる。このため、凍結対象物である細胞等の品質のばらつきを抑制することができる。よって、凍結バッグ１４を解凍した際の細胞等の回収率を高めることができる。
【００２５】
また、本実施の形態の凍結バッグ保持構造２０は、冷却板４ｂのケース１０が載置される上面１８が水平面Ｈに対して傾斜した構造を有することで、バッグ上面１４ａを水平面Ｈに対して傾斜させている。これにより、ケース１０の形状を変更することなく、バッグ上面１４ａを傾斜させることができる。つまり、既存のケース１０をそのまま利用することができる。したがって、凍結時以外でのケース１０の取り扱いやすさ（例えばスタックのしやすさなど）が損なわれることを抑制することができる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、冷却板４ｂの厚みを一端側から他端側に向かって徐々に厚くすることで、上面１８を水平面Ｈに対して傾斜させているが、冷凍機４の全体を傾斜させる等により上面１８を水平面Ｈに対して傾斜させてもよい。
【００２７】
（実施の形態２）
実施の形態２は、凍結バッグ保持構造２０を除き、実施の形態１と共通の構成を有する。以下、本実施の形態について実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を適宜省略する。図３は、実施の形態２に係る凍結バッグ保持構造２０の断面図である。
【００２８】
凍結装置１は、凍結バッグ保持構造２０を備える。凍結バッグ保持構造２０は、バッグ上面１４ａが水平面Ｈに対して傾斜するように凍結バッグ１４を保持する。本実施の形態の凍結バッグ保持構造２０では、ケース下面１０ｂが水平面Ｈに対して平行な状態で、バッグ上面１４ａに熱的に接続されるケース上面１０ａが水平面Ｈに対して傾斜している。より具体的には、ケース１０は、ケース下面１０ｂとケース上面１０ａとの鉛直方向の距離が、言い換えれば凍結バッグ１４の収容空間の高さが、一端側から他端側に向かって徐々に大きくなる形状を有する。ケース上面１０ａを傾斜させることで、ケース１０内でケース上面１０ａおよびケース下面１０ｂに挟まれる凍結バッグ１４のバッグ上面１４ａを傾斜させることができる。
【００２９】
本実施の形態の凍結バッグ保持構造２０によっても、気泡２２を凍結バッグ１４の中央部から、凍結バッグ１４の外縁部に移動させることができる。これにより、気泡２２が原因で生じる凍結バッグ１４内の温度差を小さくすることができる。また、本実施の形態の凍結バッグ保持構造２０は、バッグ上面１４ａが熱的に接続されるケース上面１０ａが水平面に対して傾斜した構造を有することで、バッグ上面１４ａを水平面Ｈに対して傾斜させている。これにより、冷却板４ｂの形状を変更することなく、バッグ上面１４ａを傾斜させることができる。よって、凍結装置１の汎用性が損なわれることを抑制することができる。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。設計変更が加えられた新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態および変形それぞれの効果をあわせもつ。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。以上の構成要素の任意の組み合わせも、本発明の態様として有効である。図面の断面に付したハッチングは、ハッチングを付した対象の材質を限定するものではない。
【００３１】
実施の形態は、以下に記載する項目によって特定されてもよい。
（項目１）
凍結対象物（１６）が充填された凍結バッグ（１４）を凍結する凍結装置（１）であって、
冷却板（４ｂ）を有する冷凍機（４）を備え、
冷却板（４ｂ）は、凍結バッグ（１４）を収容するとともに凍結バッグ（１４）の上面に熱的に接続されるケース（１０）を、凍結バッグ（１４）の上面が水平面（Ｈ）に対して傾斜するように保持する、凍結装置（１）。
（項目２）
凍結対象物（１６）が充填された凍結バッグ（１４）を収容するケース（１０）であって、
凍結バッグ（１４）の上面に熱的に接続されるとともに、冷凍機（４）の冷却板（４ｂ）に載置された状態で凍結バッグ（１４）の上面が水平面（Ｈ）に対して傾斜するように凍結バッグ（１４）を収容する、ケース（１０）。
【符号の説明】
【００３２】
４  冷凍機、  ４ｂ  冷却板、  １０  ケース、  １０ａ  ケース上面、  １４  凍結バッグ、  １４ａ  バッグ上面、  １６  凍結対象物、  １８  上面、  ２０  凍結バッグ保持構造、  Ｈ  水平面。
【図１】
2020201024.tif 000003
【図２】
2020201024.tif 000004
【図３】
2020201024.tif 000005