(57)【要約】【課題】冷凍庫から取り出すと直ぐに使用でき、検体の急速冷却性能と長時間保冷性能という、相反する二つの性能を同時に満たし、臨床現場で使用できる、簡便で、優れた検体試験管冷却・保冷装置を提供すること。【解決手段】断熱性の容器７と、その開口を覆う、複数の開口部が形成された熱伝導性の天板１５と、複数の開口部から容器７の内部方向に突出する筒状の熱伝導性保持部材１１と、容器７の内部に充填される蓄冷剤１３とを有する検体試験管冷却・保冷装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天面が開口した断熱構造の容器と、
前記容器の開口を覆う、複数の開口部が形成された熱伝導性の天板と、
前記複数の開口部から前記容器の内部方向に突出し、検体試験管を保持する熱伝導性の保持部材と、
前記容器の内部に充填される蓄冷剤を有する
検体試験管冷却・保冷装置。
【請求項２】
前記天板を覆う着脱可能な断熱蓋をさらに備え、前記断熱蓋は前記複数の開口部の位置に開口が形成されており、前記蓄冷剤の凍結時には取り外すことができ、前記天板を直接冷却することで、前記蓄冷剤を冷凍することができる請求項１記載の冷却・保冷装置。
【請求項３】
前記断熱構造の容器が、断熱外箱と、前記断熱外箱に収容される内箱を備え、
前記天板と前記保持部材が前記内箱に装着され、
前記内箱が前記蓄冷剤を収容する、
請求項１または２記載の冷却・保冷装置。
【請求項４】
前記内箱が熱伝導性である請求項３記載の冷却・保冷装置。
【請求項５】
前記外箱と前記内箱とが着脱可能であり、前記内箱のみを冷凍庫に入れることができる、請求項３または４記載の冷却・保冷装置。
【請求項６】
前記容器内に、前記蓄冷剤と接触して設置される弾性体をさらに備え、前記弾性体は凍結時における前記蓄冷剤の体積膨張による前記容器内の内圧上昇を抑制することができる請求項１〜５のいずれか１項記載の冷却・保冷装置。
【請求項７】
前記内箱内に、前記蓄冷剤と接触して設置される弾性体をさらに備え、前記弾性体は凍結時における前記蓄冷剤の体積膨張による前記内箱内の内圧上昇を抑制することができる請求項３〜５のいずれか１項記載の冷却・保冷装置。
【請求項８】
前記弾性体が多孔質弾性体である請求項６または７記載の冷却・保冷装置。
【請求項９】
前記外箱内の前記内箱に隣接する位置に設けられた加熱プレートをさらに備え、前記加熱プレートが冷凍された内箱と接触することにより、速やかに内箱温度を０℃付近まで上昇させることが可能な請求項３〜８のいずれか１項記載の冷却・保冷装置。
【請求項１０】
前記加熱プレートが、熱伝導性材料からなるケースと前記ケース内に封入された蓄冷剤とを有する請求項９記載の冷却・保冷装置。
【請求項１１】
前記天板に接合された伝熱板をさらに有し、前記伝熱板が複数の前記保持部材に対向して設けられた請求項１〜１０のいずれか１項記載の冷却・保冷装置。
【請求項１２】
前記保持部材の内面が、前記検体試験管の外周部と密接する請求項１〜１１のいずれか１項記載の冷却・保冷装置。
【請求項１３】
前記保持部材の内面が、前記検体試験管の外周部の傾斜角と同一の傾斜角を有するテーパ形状、または段差形状を有し、前記テーパ形状部または前記段差形状部で前記保持部材と前記検体試験管が線状に密接する請求項１〜１２のいずれか１項記載の冷却・保冷装置。
【請求項１４】
前記容器を傾けて保持することのできる機構を有する請求項１〜１２のいずれか１項記載の冷却・保冷装置。
【請求項１５】
前記保持部材の先端が内箱底部と接触している請求項３〜１４のいずれか１項記載の冷却・保冷装置。
【請求項１６】
前記蓄冷剤が、検体の冷却下限温度と同一の凝固温度を持つ蓄冷剤である請求項１〜１５のいずれか１項記載の冷却・保冷装置。
【請求項１７】
前記蓄冷剤の凝固温度が−２℃以上４℃以下である請求項１〜１６のいずれか１項記載の冷却・保冷装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか１項記載の検体試験管冷却・保冷装置と、前記冷却・保冷装置の熱伝導性の天板を直接冷却することで、蓄冷剤を冷凍することができる専用の冷凍庫を有する検体試験管冷却・保冷システム。
【請求項１９】
前記検体試験管保冷・冷却装置を１台または複数台備え、前記保冷・冷却装置を使用する時間サイクルに合わせて前記冷凍庫の温度制御を行う制御部をさらに有する請求項１８記載の冷却・保冷システム。
【請求項２０】
前記蓄冷剤の温度と、検体試験管を保持する保持部材の内表面の温度を検出することができる温度センサーを備え、前記温度センサーは、血液保管時の温度と蓄冷剤の凍結速度をモニターし、前記制御部は前記温度センサーから受信した信号に基づいて前記冷凍庫を制御する請求項１９記載の冷却・保冷システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血液等の採取検体を検体試験管内で短時間に冷却し、かつ、所定温度範囲において所定時間保冷する機能を有する冷却・保冷装置に関し、さらに当該試験管冷却・保冷装置の蓄冷剤を所定の時間サイクルで凝固点温度に凍結し、使用時に蓄冷剤の凝固点温度に調整することのできる専用冷凍機を含む検体試験管冷却保冷システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、病院や診療所で患者あるいは受診者から採取した血液などの検体は、検査対象となる成分の変性を防止するため、速やかに冷却され、検査に供されるまで低温で保存することが必要である。しかし、医療機関の検査部門あるいは検査会社が、検体を受領した後は厳格な温度管理がなされているものの、採血などの検体採取時から検査部門あるいは検査会社が受領するまでの間は、医療機関等により検体の保管状況は異なり、室温で放置されることも多い。個人医院や地方の診療所等、外部機関へ検査依頼しなければいけない医療機関、また、自己の医療機関で検査はできるが、例えば、大人数から採血し、採血時から検査時まで時間を要するような場合は、特に血液検体の適正温度管理が必要となる。
【０００３】
一般に、採血後の温度管理手段としては、氷水による冷却・保冷が挙げられる。氷水は採血管の冷却速度が速い点が優れているが、氷の準備に手間が掛かること、長時間の保冷の間に氷が融けて温度が上昇すること、検体の輸送には不便である等の課題があり、必ずしも行われていない。
【０００４】
図１４に示す、市販の採血管冷却・保冷装置３０では、容器本体３１および蓋３２がいずれもプラスチック製（ポリカーボネート製）であって、熱伝導性の部材を有していない。つまり、冷却性能と保冷性能を兼備していないので、採血管の冷却速度が遅く、しかも所定温度域まで到達しても保冷時間が短く、さらに穴状の採血管保持部の位置による冷却速度、保冷時間のばらつきがある。その結果、血液検査までの過程で血液の温度が上昇し、検体対象の成分が変性してしまい、正しい検査結果が得られないことがある。
【０００５】
先行技術として、液体状の検体を冷却保冷装置の保持部に挿入して冷却し、保冷する装置が提案されている。
【０００６】
特許文献１、２、３及び４記載の発明は、蓄冷剤を容器に格納し、容器上面に検体試験管を挿入する保持部を設け、検体試験管を冷却・保冷するというものである。特許文献５及び６記載の発明は、直線上に配置されている複数の保持部を有し、当該保持部の中心部分で垂直方向に分割した形状の蓄冷剤格納容器にかかわり、凹部面を組み合わせることによって検体試験管の保持部を構成するようユニット化したものである。これにより、必要な保持部の数に応じた採血管冷却・保冷装置として機能させるというものである。
【０００７】
特許文献１〜４記載の発明については、検体試験管の保持部を熱伝導性の材料で構成することについて記載しておらず、熱伝導性の天板および断熱構造のいずれも開示していない。したがって、保冷性能が不十分であること、また、蓄冷剤を用いる場合には、保持部の位置による温度差が生じ、冷却速度および保冷時間にばらつきが生じるという課題がある。
【０００８】
特許文献５および６記載の発明については、検体試験管の保持部および容器がプラスチック製であるので、熱伝導性が低く、また、熱伝導性の天板を備えていないため、採血管の冷却速度が遅く、保持部の位置による温度差が生じ、冷却速度および保冷時間にばらつきが生じるという課題がある。また、特許文献５に記載の発明は、断熱構造を備えていないため、保冷性能が不十分である。
【０００９】
特許文献１〜６記載の発明については、いずれもそれ自体が冷却装置を有していないため、容器に格納する蓄冷剤などの保冷媒体を予め冷却しておくことが必要となる。市販の冷凍庫は−２０℃付近に温度が制御されているので、冷凍庫から取り出したばかりの冷却装置の温度は−２０℃付近と低いため、血液など水を主成分とする０℃付近に凝固温度を持つ検体を直ぐに冷却すると凍結してしまう。そのため、冷凍庫から取り出した冷却装置は、０℃付近まで温度が上昇するのを待たないと使用することができない。ここに示した特許文献１〜６記載の発明では、装置を冷凍庫から取り出した後、０℃付近まで加温する仕組みが備わっておらず、臨床現場で使用する上で使い勝手が悪い。
【００１０】
以上のように、従来技術には、装置を冷凍庫から取り出し後、０℃までの急速加温する仕組みを備え、採血管の急速冷却性能と長時間保冷性能という、相反する二つの性能を同時に満たしうる装置の開示はないため、臨床現場で使用できる、簡便で、優れた検体試験管冷却・保冷装置および冷却・保冷方法の実現が望まれていた。
さらに、最近、血液中のアミノ酸量を測定し、これを統計的に解析することで、疾病の有無や病態の進行度を診断するシステムの開発が進んでいる。血液中のアミノ酸の中には、温度変化に敏感で、温度上昇による酵素反応の活性化により、分解あるいは新たに生成することで血液中濃度が変化するものがある。例えば、アルギニンは、血液中に存在するアルギナーゼの働きにより、直ぐにオルニチンに変換されてしまう。そのため、血液中のアルギニンやオルニチンの精確な分析のためには、採血後、直ぐに冷却を開始し、１０分以内に５℃以下まで内部温度を低下させる必要がある。更に０℃付近まで低下させれば、６時間後まで血液中濃度をほとんど変化させずに血液を保管することが可能である。このように、温度感受性の高いアミノ酸の血液中濃度を精確に測定するために、採取された血液を、採血直後に急速に冷却し、かつ、長時間、安定した温度で保冷できる装置が望まれていた。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】実開昭６０−４６１２８号公報
【特許文献２】実開昭６０−４９９２９号公報
【特許文献３】実開昭６３−１４８８６８号公報
【特許文献４】特開平１−２６６８６０号公報
【特許文献５】実開平５−１９９５９号公報
【特許文献６】実開平５−３９６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の従来の課題を解決し、臨床現場などで使用できる、簡便かつ優れた検体試験管冷却・保冷装置を提供するものである。
【００１３】
すなわち、本発明は、採取した血液などの検体を急速に０℃付近まで冷却できる装置を提供するものである。
【００１４】
また、本発明は、冷却した検体が臨床検査等に供されるまでの間、０℃付近で長時間保冷できる装置を提供するものである。
【００１５】
また、本発明は、血液などの検体を冷却または保冷する際に、採血管等の試験管の保持位置の違い、すなわち挿入位置の違いにより保冷状態にばらつきが生じない装置を提供するものである。
【００１６】
また、本発明は、冷凍庫から取り出した後、直ぐに使用可能な試験管冷却・保冷装置を提供するものである。
【００１７】
また、本発明は、検体として血液を冷却または保冷する際に、採血管に収容された血液などが凍結又は溶血しない装置を提供するものである。
【００１８】
また、本発明は、上述の課題を解決するための試験管冷却・保冷装置を冷凍庫に投入し、短時間で内部の蓄冷剤を凍結させるシステムを提供するものである。
【００１９】
また、本発明は、蓄冷剤が凍結した試験管冷却保冷装置を冷凍庫から取り出すと直ぐに使用できるシステムを提供するものである。
【００２０】
また、本発明は、試験管・冷却保冷装置中の蓄冷剤を凍結させる際、蓄冷剤が膨張し本装置の容器が変形するのを防止する装置を提供するものである。
【００２１】
また、本発明は、精密な保冷条件が必須とされる血液中のアミノ酸量の精密分析に有用な装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
すなわち、本発明は以下の通りである。
（１）天面が開口した断熱構造の容器と、容器の開口を覆う、複数の開口部が形成された熱伝導性の天板と、複数の開口部から容器の内部方向に突出し、検体試験管を保持する熱伝導性の保持部材と、容器の内部に充填される蓄冷剤を有する検体試験管冷却・保冷装置。
（２）天板を覆う着脱可能な断熱蓋をさらに備え、断熱蓋は複数の開口部の位置に開口が形成されており、蓄冷剤の凍結時には取り外すことができ、天板を直接冷却することで、蓄冷剤を冷凍することができる上記（１）記載の冷却・保冷装置。
（３）断熱構造の容器が、断熱外箱と、断熱外箱に収容される内箱を備え、天板と保持部材が内箱に装着され、内箱が蓄冷剤を収容する、上記（１）または（２）記載の冷却・保冷装置。
（４）内箱が熱伝導性である上記（３）記載の冷却・保冷装置。
（５）外箱と内箱とが着脱可能であり、内箱のみを冷凍庫に入れることができる、上記（３）または(４)記載の冷却・保冷装置。
（６）容器内に、蓄冷剤と接触して設置される弾性体をさらに備え、弾性体は凍結時における蓄冷剤の体積膨張による容器内の内圧上昇を抑制することができる上記（１）〜（５）のいずれかに記載の冷却・保冷装置。
（７）内箱内に、蓄冷剤と接触して設置される弾性体をさらに備え、弾性体は凍結時における蓄冷剤の体積膨張による内箱内の内圧上昇を抑制することができる上記（３）〜（５）のいずれかに記載の冷却・保冷装置。
（８）弾性体が多孔質弾性体である上記（６）または（７）記載の冷却・保冷装置。
（９）容器内の内箱に隣接する位置に設けられた加熱プレートをさらに備え、加熱プレートが冷凍された内箱と接触することにより、速やかに内箱温度を０℃付近まで上昇させることが可能な上記（３）〜（８）のいずれかに記載の冷却・保冷装置。
（１０）加熱プレートが、熱伝導性材料からなるケースと、ケース内に封入された蓄冷剤とを有する上記（９）記載の冷却・保冷装置。
（１１）天板に接合された伝熱板をさらに有し、伝熱板が複数の前記保持部材に対向して設けられた上記（１）〜（１０）のいずれかに記載の冷却・保冷装置。
（１２）保持部材の内面が、検体試験管の外周部と密接する上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の冷却・保冷装置。
（１３）保持部材の内面が、検体試験管の外周部の傾斜角と同一の傾斜角を有するテーパ形状、または段差形状を有し、テーパ形状部または段差形状部で保持部材と検体試験管が線状に密接する上記（１）〜（１２）のいずれかに記載の冷却・保冷装置。
（１４）容器を傾けて保持することのできる機構を有する上記（１）〜（１２）のいずれかに記載の冷却・保冷装置。
（１５）保持部材の先端が内箱底部と接触している上記（３）〜（１４）のいずれかに記載の冷却・保冷装置。
（１６）蓄冷剤が、検体の冷却下限温度と同一の凝固温度を持つ蓄冷剤である上記（１）〜（１５）のいずれかに記載の冷却・保冷装置。
（１７）蓄冷剤の凝固温度が−２℃以上４℃以下である上記（１）〜（１６）のいずれかに記載の冷却・保冷装置。
（１８）上記（１）〜（１７）のいずれかに記載の検体試験管冷却・保冷装置と、該冷却・保冷装置の熱伝導性の天板を直接冷却することで、蓄冷剤を冷凍することができる専用の冷凍庫を有する検体試験管冷却・保冷システム。
（１９）検体試験管保冷・冷却装置を１台または複数台備え、保冷・冷却装置を使用する時間サイクルに合わせて冷凍庫の温度制御を行う制御部をさらに有する上記（１８）記載の冷却・保冷システム。
（２０）前記蓄冷剤の温度と、検体試験管を保持する保持部材の内表面の温度を検出することができる温度センサーを備え、温度センサーは、血液保管時の温度と蓄冷剤の凍結速度をモニターし、制御部は温度センサーから受信した信号に基づいて冷凍庫を制御する上記（１９）記載の冷却・保冷システム。 
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、熱伝導性能と断熱性能という、相反する性質を１つの装置で兼備するものである。また、冷凍庫から取り出した後、直ぐに使用でき、採取した血液などの検体を収容する試験管を急速に冷却し、かつ所定時間保冷することができる試験管冷却・保冷装置と専用冷凍機から構成される検体試験管冷却保冷システムを提供することができるため、正確な血液成分の検査などが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態の試験管冷却・保冷装置の縦断面透視図。
【図２】本発明の実施の形態の試験管冷却・保冷装置の構成要素の縦断面透視図。
【図３Ａ】本発明の実施の形態の試験管冷却・保冷装置の蓋の平面透視図。
【図３Ｂ】本発明の実施の形態の試験管冷却・保冷装置の断熱蓋の平面透視図。
【図３Ｃ】本発明の試験管冷却・保冷装置の容器の平面透視図。
【図３Ｄ】本発明の試験管冷却・保冷装置の断熱外箱の平面透視図。
【図４Ａ】弾性体設置時の蓄冷剤配置を示す模式図。
【図４Ｂ】弾性体未設置時の蓄冷剤配置を示す模式図。
【図５Ａ】伝熱板の配置を示す平面透視図。
【図５Ｂ】伝熱板の配置を示す平面透視図。
【図５Ｃ】伝熱板の配置を示す平面透視図。
【図６Ａ】伝熱板の配置を示す断面透視図。
【図６Ｂ】伝熱板の配置を示す断面透視図。
【図７Ａ】試験管と並行直管状保持部材の接触部位を示す断面模式図。
【図７Ｂ】試験管と段差形状保持部材の接触部位を示す断面模式図。
【図７Ｃ】試験管とテーパ形状保持部材の接触部位を示す断面模式図。
【図７Ｄ】試験管と上部テーパ形状保持部材の接触部位を示す断面模式図。
【図８】冷却・保冷装置を傾けた一例を示す模式図。
【図９Ａ】実施例１の内箱の斜視図。
【図９Ｂ】実施例１の断熱外箱と断熱蓋の斜視図。
【図９Ｃ】実施例１の試験管冷却・保冷装置の部分断面模式図。
【図１０Ａ】試験例１の試験方法の説明図。
【図１０Ｂ】試験例１の保持部材の材質および形状の違いと採血管冷却速度の関係を示す図。
【図１１Ａ】実施例１についての、試験例２における採血管冷却速度を示す図。
【図１１Ｂ】参考例についての、試験例２における採血管冷却速度を示す図。
【図１２Ａ】実施例１についての、試験例３における採血管保冷持続時間を示す図。
【図１２Ｂ】実施例１の他の例について、試験例３における採血管保冷持続時間を示す図。
【図１２Ｃ】参考例についての、試験例３における採血管保冷持続時間を示す図。
【図１３Ａ】実施例１についての、試験例４における−２０℃での凍結時間を示す図。
【図１３Ｂ】参考例についての、試験例４における−２０℃での凍結時間を示す図。
【図１４】市販の試験管冷却・保冷装置の斜視図。
【図１５】実施例１についての、試験例５におけるオルニチン、アルギニンの相対濃度を示す図。
【図１６】実施例１についての、試験例６における断熱蓋の溶血試験結果を示す図。
【図１７】実施例２についての、断面模式図。
【図１８】実施例２についての、冷凍庫から取り出し後の保持部材の温度変化を示す図。
【図１９】実施例３についての、断面模式図。
【図２０】実施例３についての、冷凍庫から取り出し後の保持部材の温度変化を示す図。
【図２１】本発明の実施の形態４の試験管冷却・保冷システムを説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の検体試験管保冷・冷却装置は、水、高吸水性ポリマーのゲルなどの蓄冷剤を容器に充填し、採血管などの検体試験管と直接接触する保持部材を熱伝導性の材料で作製することで、血液などの検体を急速に冷却することを可能とした装置である。さらに、容器を断熱構造とし、開口した上面（または天面）を断熱蓋で覆うことで、蓄冷剤を低温に保つとともに、複数ある保持部材間の温度差を軽減することができる。このように、本発明は熱伝導性と断熱性という二つの相反する性質を兼備する装置を提供できるものであり、該装置を用いることにより採取血液の急速冷却と長時間保冷を実現することができる。
【００２６】
容器の全面を断熱構造にした場合、保冷能力が向上することが期待されるが、反面、蓄冷剤が凍結するまでの時間が非常に長くなる。本発明の一実施態様に示す着脱可能な断熱蓋は、この問題を解決することができる。すなわち、検体試験管の保冷時には断熱蓋を装着することで保冷能力が向上し、蓄冷剤冷却時には断熱蓋を外して熱伝導性の天板を直接冷却することで、短時間に蓄冷剤を凍結させることができる。また、別の実施態様に示すように、内箱を着脱可能とすることで、内箱のみを冷凍庫で凍結させることが可能となり、内部の蓄冷剤はより短時間で凍結させることができる。
【００２７】
蓄冷剤を急速冷却するには、例えば、当該装置を上下反転し直接熱伝導性の天板を冷凍庫内に設置した熱伝導率の高いアルミニウム板に接触させることが効果的である。反転により、蓄冷剤は天板側に集積し、筒状保持部材を覆うようにして凍結するため、より短時間で蓄冷剤を凍結させることができる。
【００２８】
たとえば、採血管上部が熱伝導性の保持部材に直接接触している場合、採血管の蓋付近に付着している微量血液が過冷却され、凍結あるいは溶血を起こすことがある。保持部材の位置に開口部を持つ断熱構造の断熱蓋を使用した場合、過冷却を防ぐことができて、血液の凍結あるいは溶血を起しにくい。
【００２９】
断熱構造としては、容器全体が断熱材（発泡スチロール、ポリウレタンなど）や断熱二重構造体で形成される場合に加えて、金属、ガラス、プラスチックなどで作製された内箱の底部および側部を断熱材や断熱二重構造体で覆う構造を含む。断熱二重構造体は、真空断熱構造、もしくは断熱材をサンドイッチした構造を有するものが望ましい。サンドイッチされる断熱材として、無機繊維（ガラス繊維、ロックウールなど）、発泡プラスチック（ポリスチレンフォーム、ポリウレタンフォームなど）、天然素材系素材（セルロースなど）、ミクロバルーンなどを用いることができる。いずれの断熱材も乾燥空気に匹敵する熱伝導率（０．０２４Ｗ／ｍ／Ｋ）を有しているので、どの材料を用いてもよい。
【００３０】
蓄冷剤は凍結時に膨張し、容器を変形させる可能性がある。容器の膨張を防止するために、封入する蓄冷剤を減量する手法も考えられるが、一般に蓄冷剤は常温で粘性の高いゲル状であるため、沈降静置しにくく、減量させる方法では十分な変形防止効果は得られない。そこで、本発明の一実施態様は、体積膨張を吸収する素材、例えば、弾性体を容器の中に蓄冷剤とともに装着している。弾性体が蓄冷剤の膨張・収縮にあわせて変形することにより、凍結時の蓄冷剤の膨張により容器の内圧が上昇して容器自体が膨張することを防ぐとともに、蓄冷剤の融解時には収縮による空隙形成を防止し、冷却効率の低下を防止することができる。なお、弾性体としては、天然ゴムや各種の合成ゴムなどを用いることができるが、大きな弾性変形を許容できる多孔質弾性体（発泡スチロール、発泡ポリウレタンなど）が特に好ましい。
【００３１】
本発明の一実施態様は、断熱容器内部に熱伝導性の加熱プレートを備えたものである。加熱プレートを設置していない断熱性容器の場合、家庭用冷凍庫で凍結させた内箱を当該容器に挿入後、０℃付近になるまで断熱蓋を開けるか取り外す等して、温度が上昇するのを待つ必要がある。一方、断熱容器内部に加熱プレートを設置することで、凍結した内箱を挿入した後、速やかに加熱プレートから内箱に熱を伝え、短時間で０℃付近まで内箱温度を上昇させることができる。加熱プレートは、内箱に隣接する面が熱伝導性材料からなる平板状の部材であれば好ましく、熱伝導性材料に隣接して熱容量の大きな素材をさらに備えても良い。加熱プレートとして、例えば、ケースを熱伝導性の良い金属で作成し、ケース内部に蓄冷剤を封入したものが挙げられる。また、該金属ケース内に上記の弾性体をさらに有しても良い。熱伝導性材料として、例えば、銅、アルミニウム、真鍮、鉄、銀およびそれらの合金などが挙げられる。なお、プラスチック等の薄い外皮内に蓄冷剤を封入したものを加熱プレートとして用いることもできる。外皮が薄ければ、プラスチック程度の熱伝導性でも加温効果を発揮させることができる。
【００３２】
本発明の一実施態様は、熱伝導性の天板に、保持部材と平行方向に、伝熱板を装着したものである。蓄冷剤の凍結に際して、熱伝導性の天板から当該伝熱板に冷熱を伝導することで、蓄冷剤を速やかに、かつ、均一に凍結することができる。また、蓄冷剤の融解は外部からの熱の進入によるもので、当然、外面に近い保持部材から蓄冷剤の温度は上昇する。そこで、保持部材周辺の蓄冷剤の温度を均一にし、試験管の冷却・保冷温度を均一に保つためには、保持部材を囲むように伝熱板を配置することが望ましい。また、伝熱板を格子状に配置した場合、蓄冷剤が容器内で偏ることを防止し、冷却効率の向上に寄与することが期待される。以上のように、伝熱板は、蓄冷剤の凍結及び試験管の均一冷却・保冷に重要な機能を発揮する。
【００３３】
本発明の一実施様態は、熱伝導性材料からなる保持部材と内箱の底部が接触しているものである。それにより、熱伝導性の伝熱板を装着していなくても、保持部材の温度を均一に保つことが出来る。
【００３４】
本発明の一実施態様では、熱伝導性材料からなる保持部材の内面が、傾斜した外周の検体試験管と密接する形状をしている。一般に採血管の外径は管の上部と下部は均一径でなく、管の長手方向に傾斜角が付いている。また、採血管の外径は製造メーカー毎に若干異なる、さらに、ラベル貼付によっても外径が変わるので、通常、採血管と保持部材の内面を密接させることは難しい。そこで、採血管を急速冷却することを考えた場合、保持部材内面に、下方に向かって直径が小さくなる形状のテーパをつけるか、または段差形状を作ることなどにより、傾斜した外周の採血管などであっても保持部材内面と効果的に面状に密接させるか、または線状に密接させることができる。
【００３５】
本発明の一実施態様は、試験管保冷・冷却装置本体を傾斜させる構造を有するものである。熱伝導性材料からなる保持部材の内面と採血管との間の空隙が大きくなると、冷熱は保持部材から熱伝導性の低い空気を介して試験管に伝わることになるため、試験管に収容された血液などの検体の冷却速度が低下する。この問題に対処するため、試験管保冷・冷却装置自体を傾斜状態で保持させることで保持部材内面と試験管の接触面積を多くし、冷却効率が低下することを防止できる。
【００３６】
血液検体を過冷却した場合、赤血球および血小板が破壊され溶血するので、その後の分析に著しい悪影響を与える。従って、蓄冷剤の凝固温度は、血液検体の冷却下限温度に近いことが必要であり、両者が同一温度であることが最も望ましい。具体的な凝固温度としては、血液凝固温度に近い−２℃と血液中の酵素反応が著しく低下する４℃の間であることが望ましい。蓄冷剤の量は、保冷時間を考えると多いほうが望ましいが、装置の重量と蓄冷剤の冷却速度を勘案して決定する必要がある。
【００３７】
本発明の試験管冷却・保冷装置の冷却に当たっては、家庭用冷凍冷蔵庫の冷凍室に装置を収容して蓄冷剤を凍結させ、採取検体の冷却・保冷に供することができる。しかし、熱伝導性の天板、熱伝導性材料からなる保持部材の形状にあわせた専用の冷凍機を用いて、急速冷却することにより、蓄冷剤をより急速に冷凍することが可能となる。
【００３８】
家庭用冷蔵庫の冷凍室や家庭用冷凍庫の温度は、ほぼ−２０℃近辺であり、蓄冷剤は所定の凝固点で凍結した後、冷凍庫内の温度に近づく。このため、採血管の冷却の用に供するために取り出した直後は、蓄冷剤の温度が低すぎて、採血管中の血液検体の凍結をもたらす危険性がある。そこで、蓄冷剤を凍結させる段階では、冷凍庫内の温度を下げて蓄冷剤を急速冷凍し、蓄冷剤の凍結後は庫内温度を０℃付近に保持するような、温度制御システムが効果的である。このようにすることで、蓄冷剤が０℃付近の温度より低温にならないため、血液検体の凍結の危険性をさらに少なくすることができる。
【００３９】
さらに、蓄冷剤、保持部材内面の温度を検出することができる温度センサーを装備することで、蓄冷剤の温度管理がより精密となり、検体の温度管理、蓄冷剤の凍結の管理等がより厳密にできるようになる。
【００４０】
以下、本発明の実施態様を具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施態様によって限定されるものではない。
【００４１】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１を、図面を参照して説明する。図１は試験管冷却・保冷装置を模式的に示した縦断面透視図である。図２、図３は、それぞれ試験管冷却・保冷装置の構成要素の概略の縦断面透視図および上面平面図である。図１〜３に図示したように、試験管冷却・保冷装置６は、内箱１、断熱外箱２、断熱蓋３および蓋４を備える。本実施の形態では内箱１と断熱外箱２の組み合わせによって容器７が構成される。
なお、実施の形態１で、内箱１および外箱２を方形で図示したが、本発明の試験管冷却・保冷装置は方形に限られるものではなく、例えば、円筒形等であってもよい。なお、図３は、図３Ａ〜図３Ｄまでを包括する図番であり、以下、他の図でも同様な包括図番を用いることがある。
【００４２】
内箱１は、複数個の検体試験管２０を立位に収納する複数個の熱伝導性材料からなる保持部材１１と、保持部材１１の開口と同等の位置に開口部をもつ熱伝導性の天板１５を有し、保持部材１１の周囲に蓄冷剤１３を封入可能な構造である。内箱１の側面及び底面の素材は、蓄冷剤を保持するものであれば特に限定されない。例えば、プラスチック、ガラスなどで構成することができる。また、冷却速度の向上の観点からは、熱伝導性をもち、耐久性が高く、腐食しにくく、加工しやすく、軽量な金属を用いることが好ましい。具体的には、ステレンススチール、アルミニウムなどを用いることができる。中でも、アルミニウムまたはアルミニウム合金が特に好ましい。
また、実施の形態１では、内箱１の側面及び底面のコーナー部及び折り曲げ部は、直角形状で示されているが、本発明の試験管冷却・保冷装置はこの形状に限定されない。強度、製造のしやすさ、及び封入した液状物質の漏出などの点からは、上記のコーナー部及び折り曲げ部はテーパ形状あるいはアール形状に加工されていることが好ましい。
【００４３】
保持部材１１は、検体試験管２０を速やかに冷却する必要があるので、熱伝導率の高い素材で作製されることが望ましい。具体的には、銅、アルミニウム、真鍮、鉄などの金属およびそれらの合金が挙げられる。なお、これらの金属と同等の熱伝導率を有するものであれば、金属以外でも用いることができる。
【００４４】
天板１５は、本冷却・保冷装置を凍結・融解させる際の熱交換部位になるため熱伝導率の高い素材を用いることが望ましく、具体的には、銅、アルミニウム、真鍮、鉄などの金属およびそれらの合金が挙げられる。なお、これらの金属と同等の熱伝導率を有するものであれば、金属以外でも用いることができる。
保持部材１１を天板１５に取り付ける方法としては、溶接、嵌合、接着などの方法が挙げられる。また、保持部材１１と天板１５を一体で成形してもよい。例えば、保持部材１１と天板１５をアルミダイカストで一体成形してもよい。
【００４５】
蓄冷剤１３としては、検体試験管２０内の血液などの検体を凍結させないために０℃付近に凝固点温度をもち、かつ長時間保冷するために高い潜熱をもつ素材を用いることができる。具体的には、水を主成分とし、アクリル酸ナトリウム重合体などの高吸水性ポリマーを含有する蓄冷剤が好ましいが、これには限定されない。
【００４６】
断熱外箱２および断熱蓋３は、内箱１を格納して外気から断熱するための断熱構造体からなる。断熱外箱２の断熱構造体は、優れた断熱能を有するものが望ましく、具体的には発泡プラスチック、真空断熱構造、もしくは断熱材をサンドイッチした構造を有するものが望ましい。なお、実施の形態１では、断熱外箱２および断熱蓋３を発泡プラスチックで作製した。
【００４７】
蓋４は、検体試験管２０の冷却時に、外気が検体試験管２０および保持部材１１と触れることで温度上昇及び結露が生じることを防止する役割を持つ。なお、蓋４の装着時に検体試験管２０の収納状態を確認するため透明であることが望ましく、軽量で、落下時に破損しにくいプラスチック製が望ましい。プラスチックとしては、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル酸エステル、ポリカーボネートなどの樹脂を用いることができる。
【００４８】
弾性体１４を、例えば、内箱１の底面に埋設することで、蓄冷剤１３を天板１５まで隙間なく封入することができる。弾性体１４を封入することで、保持部材１１を効率良く冷却できるだけでなく、凍結時の蓄冷剤１３の体積膨張によって、内箱１の内圧が上昇し、容器７が変形するという問題を防ぐことができる（図４）。弾性体１４としては、天然ゴムや各種の合成ゴムなどを用いることができるが、大きな弾性変形を許容できるプラスチック多孔質弾性体（発泡スチロール、発泡ポリウレタンなど）が特に好ましい。また、実施の形態１では、１つの直方体状の弾性体１４を内箱１の底面に配置する例を示したが、これには限定されない。弾性体１４の形状は、方形には限定されず、球形や異形であってもよいし、複数の弾性体１４を内箱１内に分散して配置してもよい。ただし、保持部材１１、伝熱板１２または天板１５による蓄冷剤１３の均一な冷却の妨げにならないように、偏った配置は避けるように留意すべきである。
【００４９】
また、図示はしていないが、本発明の冷却・保冷装置６は、断熱外箱２を収容するケーシングをさらに有していてもよい。ケーシングは、断熱外箱２の周囲および、断熱蓋３の側面を覆い、蓋４を装着できる形状に加工される。断熱外箱２を該ケーシングで覆うことにより、移動時に断熱外箱が破損する危険性を軽減することができる。ケーシングの材料は特に限定されないが、コスト、軽量性、加工性の点から、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル酸エステル、ポリカーボネートなどの汎用プラスチックが用いられる。
【００５０】
伝熱板１２は、内箱１内の蓄冷剤１３を均一温度にする作用を果たす。その目的のためには、図５、６に示すように、各保持部材１１に対して伝熱板１２をできるだけ等距離に配置することが望ましく、例えば、井桁状に配置することができる。この伝熱板１２は、熱伝導率の高い素材で作製されることが望ましく、具体的には、銅、アルミニウム、真鍮、鉄などの素材が挙げられる。また、熱伝導性の高い素材からなる内箱１の場合には、保持部材１１の先端（下端）を内箱１の底部に接触させることで、伝熱板１２を用いなくても、蓄冷剤１３を均一の温度にすることができる。
【００５１】
図７に示すように、保持部材１１の内面形状は、効率良く検体試験管２０を冷却するために検体試験管２０の外周部との密接度が高いことが望ましい。一般に採血管は、開口部から底面の方向へ外径が直線的に小さくなる傾斜管形状である。そのため、並行直管形状の保持部材１１Ａの場合、保持部材の開口部以外の位置では、採血管などの傾斜管状の試験管２０の外周部が保持部材の内面と線状に密接しない（図７Ａ）。そこで、検体試験管２０の外周部に密接する段差形状の保持部材１１Ｂに加工するか（図７Ｂ）、または検体試験管２０の傾斜角と同一の傾斜角を持つテーパ形状の保持部材１１Ｃにする（図７Ｃ）ことがより好ましい。また、上部のみテーパ形状の保持部材１１Ｄにしてもよい（図７Ｄ）。ここで、保持部材１１Ｂの段差形状とは、保持部材１１Ｂの長手方向の下方に向かって直径が段階的に小さくなる形状をいう。また、検体試験管２０の傾斜角と同一の傾斜角を持つテーパ形状とは、保持部材１１Ｃの長手方向の下方に向かって直径が連続的に小さくなる形状をいう。
【００５２】
このように、その内面形状を保持部材１１Ｂまたは１１Ｃの形状にして、保持部材１１の内面と採血管２０Ａの外周部との密接度を高くするほど、検体の冷却速度が速くなる。ここで、線状に密接するというのは、検体試験管２０の外周部と保持部材１１の内面とが連続的な線状に接触することをいう。また、密接度が高いということは、検体試験管２０と保持部材１１との接触面積が高いことであり、線状に密接している場合には、接触長の合計値が大きいことをいう。
【００５３】
本明細書中、「容器を傾けて保持することのできる機構」とは、断熱外箱２の底部や側部に収納した脚（図示せず）を必要なときに立てることができる機構でもよく、あるいは、図８に示すように、冷却・保冷装置６のハンドル５を回転させ、適当な傾き角度（すなわち、５度〜３０度）に固定させることで、容器７を傾ける機構であっても良い。すなわち、脚またはハンドル５を用いて、冷却・保冷装置６全体を傾けた状態で保持することにより、検体試験管２０を保持部材１１の一方の壁に接触させることができる機構である。
【００５４】
本明細書中、蓄冷剤を凍結させる「冷凍庫」として、家庭用冷蔵庫の冷凍室や家庭用冷凍庫を用いることもできる。ただし、家庭用冷蔵庫の冷凍室や家庭用冷凍庫の庫内温度は−２０℃近辺であり、蓄冷剤の温度が低くなりすぎて、血液の凍結をもたらす危険性がある。そこで、蓄冷剤を凍結させる段階では、冷凍庫内の温度を下げて蓄冷剤を急速冷凍し、蓄冷剤の凍結後は庫内温度が０℃付近になるように、温度制御ができる専用冷凍庫がより好ましい。この専用冷凍庫により、血液検体の凍結の危険性を軽減することができる。また、専用冷凍庫は、内部にアルミトレーを備えていることが好ましい。熱伝導性の天板１５をアルミニウム製トレーに接触させる態様で、試験管冷却・保冷装置６をアルミニウム製トレーに載置することで蓄冷剤を急速冷凍させることができる。
【００５５】
本明細書中、血液などの検体の「速やかな冷却」または「急速冷却」とは、血液を１０分以内に１０℃以下、好ましくは５℃以下にすることをいう。また、「血液などの検体を長時間保冷する」とは、５℃以下の状態を５時間以上、好ましくは１０時間以上持続することをいう。また、「冷凍庫から本冷却・保冷装置を取り出すと直ぐに使える」とは、本冷却・保冷装置を−２０℃の冷凍庫から取り出した際に、容器７内の蓄冷剤１３の温度が１時間以内に−５℃、好ましくは３０分以内に−５℃、より好ましくは約１５分以内に−５℃になることをいう。
【００５６】
以下、本発明の実施の形態１を実施例により詳細に説明する。実施例では、検体として血液を用い、検体試験管２０として採血管２０Ａを用いたが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００５７】
（実施例１）
本発明の実施の形態１の試験管冷却・保冷装置６を図９に示す。内箱１は、厚さ０．３mmのステンレススチール製の箱と、厚さ１．５mmのアルミニウム製の天板１５を有する。内箱１は、寸法が（タテ）１００ｍｍ×（ヨコ）１００ｍｍ×（高さ）８５ｍｍの箱型容器を有する。内箱１の天面の天板１５には、４行／４列の保持部材１１Ｄを等間隔に設置した。また、外周列（または行）に配置された保持部材１１Ｄの中心点と内箱１の側面との距離を１２．５ｍｍとした。
筒状の保持部材１１Ｄは内径１３ｍｍ、外径１５ｍｍ、長さ７５ｍｍのアルミニウム製パイプからなり、保持部材１１Ｄの上部には、金属ヤスリにより採血管２０Ａの傾斜角に合わせるよう加工されたテーパ形状を設けた。以下の試験では、特に断らない場合には、保持部材１１として保持部材１１Ｄを用いた。なお、天板１５と保持部材１１は、差込密着法により接合した。内箱１の底部に、厚さ８ｍｍのポリエチレンフォーム製の弾性体１４を埋設し、内箱１の内部には厚さ１．５ｍｍのアルミニウム製伝熱板１２および蓄冷剤１３を封入した。また、保持部材１１の底部を市販のアルミニウムテープで密封するとともに、内箱１を構成する箱型容器と天板１５とを市販のアルミニウムテープにより密封した。断熱外箱２および断熱蓋３は、厚さ９ｍｍのポリスチレンフォーム保温板（商品名：スタイロフォーム、ダウ化工（株）製）を用いて作製した。なお、蓄冷剤としては、ファインパック（鳥繁産業(株)製、商品名）に用いられている蓄冷剤であって、アクリル系ポリマーからなる吸水性ポリマーに吸水させてなるゲル状蓄冷剤を用いた。
【００５８】
（試験例１）保持部材１１の材質および形状の違いによる試験管冷却速度の違いの評価（図１０）
テルモ(株)製のベノジェクトII真空採血管２０Ａに５ｍLの水を入れ、採血管２０Ａの内部にＫ熱電対を設置し、４０℃に加温した。採血管２０Ａを氷水中で冷却された種々の形状及び材質からなる保持部材１１に挿入するか、あるいは氷水中、氷中、冷蔵庫内で直接冷却するか、あるいは室温放置した際の温度変化をデータ解析システムＮＲ−１０００（キーエンス(株)製）を用いて測定した。図１０Ａに試験管冷却の模式図を、図１０Ｂに各種冷却時の温度変化データをそれぞれ示す。図１０Ａ中には、採血管２０Ａを、銅製でテーパ形状の保持部材１１Ｃ中に保持した試験例（Ｓ１）、真鍮製でテーパ形状の保持部材１１Ｃ中に保持した試験例（Ｓ２）、真鍮製で直管状の保持部材１１Ａ中に保持した試験例（Ｓ３）、真鍮製で段差形状保持部材１１Ｂ中に保持した試験例（Ｓ４）をそれぞれ説明している。保持部材１１の上部は、天板１５と同一高さであってもよいし、天板１５から上方に少し突出していてもよい。また、図１０Ｂ中には、上記Ｓ１〜Ｓ４のデータに加えて、冷水中で保持した試験例（Ｓ５）、破砕した氷中で保持した試験例（Ｓ６）、室温下で保持した試験例（Ｓ７）、および冷蔵庫中に保持した試験例（Ｓ８）についてのデータも併せて示した。
図１０Ｂに示すように、冷却速度は、速いほうからＳ５、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ３、Ｓ６、Ｓ８、Ｓ７の順であった。この結果より、保持部材１１の形状、材質により冷却速度に違いがあることが判明した。すなわち、Ｓ１とＳ２の比較からわかるように、同じ構造の保持部材１１であっても熱伝導率のより高い銅製の方が、真鍮製よりも採血管２０Ａを冷却する速度が速いことが確認された。また、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ３の比較からわかるように、保持部材１１内面の採血管２０Ａに対する密接度が高い方が採血管２０Ａを冷却する速度が速いことが確認された。
【００５９】
（試験例２）実施例１の冷却・保冷装置を用いた試験管冷却速度の評価（図１１）
予め−２０℃の冷凍庫にて内箱１内の蓄冷剤を凍結させた実施例１の装置６および、図１４に示す市販の試験管冷却・保冷装置（ナルジェ ヌンク インターナショナル社製）３０を室温に放置し、内部の蓄冷剤温度が−５℃以上になった時点で実験に使用した。なお、図１４の市販の装置はポリカーボネート製の容器本体３１と蓋３２からなる。
前述のように、熱電対を設置し、５ｍLの水を入れた採血管２０Ａを４０℃に加温し、図９Ａまたは図１４に示すように角位置（ｃ１、ｃ２）、外側位置（ｏ１、ｏ２）、内側位置（ｉ１、ｉ２）に２本ずつ採血管２０Ａを挿入した際の温度変化をデータ解析システムＮＲ−１０００にて測定した。
図１１Ａに示すように、実施例１の装置６では、いずれの位置の保持部材１１Ｄにおいても採血管２０Ａ内の水は速やかに冷却され、採血管２０Ａの挿入後６分で５℃に到達し、保持部材の部位による冷却速度のばらつきは認められなかった。一方、図１４の市販の装置３０を用いた参考例の場合には、図１１Ｂに示すように、保持部材１１Ｄの保持位置により採血管２０Ａの冷却速度が異なり、角位置（ｃ１、ｃ２）に挿入した採血管２０Ａは、挿入１５分後でも約１０℃であった。また、角位置（ｃ１、ｃ２）と内側位置（ｉ１、ｉ２）との間で、挿入１５分後の温度差が約６℃もあった。
【００６０】
（試験例３）実施例１の冷却・保冷装置を用いた採血管保冷時間の評価（図１２）
実施例１の装置６で、断熱外箱２が有る場合と、断熱外箱２が無い場合とにおける採血管保冷時間の違いを評価した。また、実施例１の装置６と市販の装置３０における採血管保冷時間の比較も併せて測定した。５ｍLの水を入れた採血管２０Ａをあらかじめ４０℃に加温し、図９Ａに示すように角位置（ｃ１、ｃ２）、外側位置（ｏ１、ｏ２）、内側位置（ｉ１、ｉ２）に２本ずつ採血管２０Ａを挿入した際の温度変化をデータ解析システムにて測定した。断熱外箱２を装備した実施例１の装置では、約９時間後までほぼ０℃を維持した後、徐々に温度が上昇したものの、５℃に到達したのは約１２時間後であり（図１２Ａ）、優れた保冷性能を示した。実施例１の装置で、断熱外箱２および断熱蓋３を装備していない場合には、約３時間後から温度が上昇し始め、約５時間後に５℃に到達した(図１２Ｂ)。ただし、５時間後であっても保持部材１１Ｄの位置による採血管２０Ａの温度差は３℃以内と小さかった。一方、市販の装置３０を用いた場合には、角位置（ｃ１、ｃ２）に挿入した採血管２０Ａは約４時間後に５℃以上まで温度が上昇し、実施例１の装置よりも保冷時間が極端に短いという結果が得られた(図１２Ｃ)。また、実施例１の装置６では、保持部材１１Ｄの位置による保冷能力の違いがほとんどなかったが（図１２Ａ、Ｂ）、市販の装置３０では、保持部材１１Ｄの位置により保冷能力が顕著に異なり、角位置（ｃ１、ｃ２）と内側位置（ｉ１、ｉ２）との間で、挿入６時間後の温度差が５℃以上もあった（図１２Ｃ）。
【００６１】
（試験例４）実施例１の冷却・保冷装置の−２０℃における凍結時間の評価（図１３）
実施例１の装置６を−２０℃の冷凍庫で天地を逆さまにして、天板１５を冷凍庫内であらかじめ−２０℃に冷却しておいたアルミニウム板に接触させた状態で冷却した際の蓄冷剤の温度変化を評価した。図１３Ａ中、曲線ｅ１は蓄例剤１３の温度変化を示し、ｒ１は冷凍庫の庫内温度を示す。図１３Ｂ中、曲線ｅ２は、採血管保持部の内壁の温度変化を示し、ｒ２は冷凍庫の庫内温度を示す。図１３Ａに示すように、本装置６の場合、断熱外箱２および断熱蓋３を備えた断熱構造を有するにも係わらず、アルミニウム板からの熱伝達により約１２時間で内部の蓄冷剤が完全に凍結した。このような急速冷凍試験でも、実施例１の容器７の変形、膨張は観察されなかった。これは、凍結時の蓄冷剤の膨張が弾性体１４の変形により補償されたことにより、内箱１の内圧上昇が防止されたためである。なお、図１３Ｂに示すように、市販の装置についても、約１２時間で内部が凍結した。
【００６２】
（試験例５）実施例１の冷却・保冷装置を用いた血中アミノ酸濃度安定性評価
予め−２０℃の冷凍庫にて内箱１内の蓄冷剤を凍結させた実施例１の装置６および、図１４に示す市販の試験管冷却・保冷装置３０を室温に放置し実験に使用した。テルモ(株)製のベノジェクトII真空採血管（EDTA−２Na入り）を用いて健常人ボランティア３人より５ｍLを４本採血し、採血後直ちに氷水、あるいは図９Ａまたは図１４に示す角位置（ｃ１、ｃ２）に採血管２０Ａを挿入した。一定時間後に血漿分離を行い、分析誤差が少ない高速アミノ酸分析計L-8800（(株)日立ハイテクノロジーズ製）を用いて血漿のアミノ酸濃度を測定した。
図１５に、コントロール（採血直後）のオルニチン濃度（●）、アルギニン濃度（△）を１とし、氷水冷却６時間後、実施例１の装置６および市販の装置３０で６時間保冷した後のオルニチンおよびアルギニンの相対濃度±標準偏差（N=３）をプロットした。氷水、実施例１の装置６のいずれも６時間後では、オルニチンが約２％増加し、アルギニンが約３％低下したものの、両者にほとんど違いが認められず、本発明の実施態様の冷却・保冷装置の優れた保冷効果が確認された。これに対し、市販の装置３０では、オルニチンが約１０％も増加し、アルギニンが約６％も低下しており、十分に保冷されなかったことにより、アルギニンからオルニチンへの変換が著しく進行したことが明らかである。
【００６３】
（試験例６）断熱蓋による血液溶血防止効果
テルモ（株）製のベノジェクトII真空採血管（EDTA−２Na入り）に、健常人ボランティア３人より、２本の採血管に各５ｍLの血液を採血し、実験に供するまで氷水中で保管した。このとき用いた採血管を各人ごとにＳ１、Ｓ２、Ｓ３（各２本）とした。予め−２０℃の冷凍庫にて内箱１内の蓄冷剤を凍結させた実施例１の装置６を室温に放置し、内部の蓄冷剤温度が−１０℃になった時点で、氷水中で保冷してあった採血管の各１本（Ｓ１Ａ、Ｓ２Ａ、Ｓ３Ａ）は断熱蓋３をせずに直接実施例１の装置６に挿入し、一方、他の各１本（Ｓ１Ｂ、Ｓ２Ｂ、Ｓ３Ｂ）は断熱蓋３の上から実施例１の装置６に挿入した。５時間の保冷の後、遠心分離を行い、溶血の程度を観察した。図１６に示すように、断熱蓋３を用いて保冷したＳ１Ｂ、Ｓ２Ｂ、Ｓ３Ｂの採血管は、いずれも断熱蓋３を用いずに保冷したＳ１Ａ、Ｓ２Ａ、Ｓ３Ａに比較して、遠心分離後に、上澄み部３６の溶血による着色が少なかった。本試験例６により、保冷に際して断熱蓋３を使用することで血液の溶血をさらに緩和できることが明らかである。
【００６４】
（試験例７）天板および伝熱板の種類と保冷効果
天板１５および保持部材１１Ｄの材質および厚さが異なる以外は、実施例１と同様の方法で比較例１の試験管冷却・保冷装置を作製した。作製した試験管冷却・保冷装置６を用いて、断熱蓋３がない状態で、上記の試験例３の方法に従って保冷持続時間を測定した。また、実施例１の試験管冷却・保冷装置については、断熱蓋３の有無についても測定した。なお、保冷持続時間（ｔ）は、角位置に保持された採血管２０Ａ中に入れた水の温度が５℃に到達する時間で評価した。同時に、その時間での角位置と内側位置とでの温度差（△Ｔ）についても測定した。各実施例の構成と、測定結果を表１に示す。また、参考例として、市販装置３０での結果を併記した。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
表１に示すようにステンレススチール（ＳＴ）製の天板および伝熱板を用いた比較例１の場合に、温度の均一性が保てない。そのため、ポリカーボネート（PC）の外箱のみからなる市販の保冷装置に比べると優れてはいるものの、角位置（ｃ１、ｃ２）の保冷持続時間（ｔ）が短く、したがって温度差（△Ｔ）が大きかった。これに対して、本発明の実施形態の装置のように天板および伝熱板にアルミニウム（Ａｌ）を用いた場合には、断熱蓋を用いない場合であっても、保冷持続時間は８．５時間であり、かつ、角位置と内側位置とでの温度差（△Ｔ）が１℃以内と極めて均一な保冷が確保できていた。さらに断熱蓋を用いることにより、１２時間もの保冷時間を実現できた。
【００６７】
表１から、本発明の試験管冷却・保冷装置において、天板および伝熱板はステンレススチール（熱伝導率１５−２５Ｗ／ｍ・Ｋ）よりも高い熱伝導率の材料で作製されることが望ましい。好ましくは、鉄（熱伝導率８４Ｗ／ｍ・Ｋ）と同等以上の熱伝導率の材料で天板および伝熱板を作製することで、均一かつ長時間の保冷が実現できる。
【００６８】
［実施の形態２］
以下、本発明の実施の形態２を実施例２により詳細に説明する。
実施の形態２の冷却・保冷装置は、断熱外箱２内に加熱プレート８を備えている。加熱プレート８が内箱１と接触する面は、内箱１の温度を速やかに０℃付近まで上昇させるため熱伝導率の高い素材を用いて作製することが望ましい。また、加熱プレート８の内部の蓄冷剤１３Ａとしては、０℃に対してあまり低温にならないため、具体的には、血液の凍結や溶血が生じない温度である−５℃以下にならないために、０℃付近に凝固点温度を持ち、高い潜熱を有する素材（例えば、アクリル系吸水ポリマーと水からなる吸水ゲル）などを用いて作製することが望ましい。
【００６９】
（実施例２）
本発明の実施の形態２の試験管冷却・保冷装置６を図１７に示す。内箱１の側面と底面、および天板１５は厚さ１．０mmのアルミニウム製である。筒状の保持部材１１は、内径１３ｍｍ、外径１５ｍｍのアルミニウムパイプ製であり、一端が閉じた底面を構成する。保持部材１１の全長は７５ｍｍで、底面は半径６ｍｍのアール形状に加工されている。なお、天板１５と保持部材１１はかしめ加工により接合した。内箱１は、実施例１と同じく１００ｍｍ×１００ｍｍ×８５ｍｍの箱型容器である。内箱１の天面を構成する天板１５には、４行×４列の保持部材１１を等間隔に設置し、外周列（行）に配置された保持部材１１の中心点と内箱１の側面との距離は１２．５ｍｍとした。内箱１の内部には、発泡スチロール製の直径３〜４ｍｍの球状の弾性体１４を分散させた蓄冷剤１３を充填し、さらに、厚さ１．０ｍｍのアルミニウム製伝熱板１２を図５Ａの態様で挿入した。また、断熱外箱２の内底部には、厚さ０．１ｍｍのアルミニウムを用いて作製された９４ｍｍ×９４ｍｍ×５ｍｍの平板状の加熱プレート８を配置した。加熱プレート８の内部には弾性体１４Ａを分散させた蓄冷剤１３Ａを封入した。断熱外箱２および断熱蓋３は、厚さ９ｍｍのポリスチレンフォーム保温板（商品名：スタイロフォーム、ダウ化工（株）製）を用いて作製した。本実施例では、蓄冷剤１３および１３Ａとして、いずれも、ファインパック（鳥繁産業(株)製、商品名）に用いられている蓄冷剤を用い、弾性体１４および１４Ａとして、直径３〜４ｍｍの球形発泡スチロールを用いたが、これらはそれぞれ異なる材料を用いても良い。なお、本実施例では、図１７に示すように、内箱１の底面の縁にそって突起を設け、突起の内側に加熱プレート８を収容できるようにした。また、加熱プレート８は内箱１の底面に密接して配置した。
【００７０】
（試験例８）
加熱プレート８の使用による、冷凍庫から冷却した内箱を取り出した後、試験管冷却・保冷装置６の使用が可能になるまでの時間の短縮効果を検証した。
実施例２の内箱１を−２０℃の冷凍庫で予め凍結させた。内箱１を冷凍庫から取り出し、室温で保管された実施例２の断熱外箱２に収納し、断熱蓋３を嵌めた際の保持部材１１内壁の温度変化を記録した。
図１８は、図９Ａで説明した角位置（ｃ）、外側位置（ｏ）および内側位置（ｉ）の各保持部材１１の温度上昇プロファイルを示す。図１８に示すように、実施例２の本装置６の場合、断熱外箱２および断熱蓋３を備えた断熱構造を有するにも係わらず、いずれの位置（ｃ、ｏ、ｉ）の保持部材１１も、約１２分で採血管を挿入しても差し支えない温度（すなわち、血液の凍結や溶血が生じない温度）である−５℃まで到達した。これは、断熱外箱２の底面に設置した加熱プレート８が、室温状態で保管されていたことにより、加熱プレート８からの急速な加温により、内箱１の温度が速やかに上昇したことによると考えられる。
【００７１】
［実施の形態３］
以下、本発明の実施の形態３を実施例３により詳細に説明する。
実施の形態３の冷却・保冷装置は、保持部材の先端を内箱底板に接触させたものである。実施例３の装置６が実施例２の装置６と異なる点は、伝熱板１２を用いていないこと、及び、内箱１の高さを変えたことである。
【００７２】
（実施例３）
本発明の実施の形態３の試験管冷却・保冷装置６を図１９に示す。内箱１の側面と底面、および天板１５は厚さ１．０mmのアルミニウム製である。筒状の保持部材１１は実施例２と同一の寸法・形状で、一端が閉じたアルミニウム製のパイプからなる。なお、天板１５と保持部材１１はかしめ加工により接合した。実施例３の装置６の特徴は、内箱１の高さを、保持部材１１の長さと同一にし、保持部材１１の底部と内箱底板１６を接触させたことである。また、内箱１の内部には、発泡スチロール製の直径３〜４ｍｍの球状の弾性体１４を分散させた蓄冷剤１３を充填した。断熱外箱２の内底部に、厚さ０．１ｍｍのアルミニウムを用いて作製された９４ｍｍ×９４ｍｍ×５ｍｍの加熱プレート８を配置した。また、加熱プレート８の内部には弾性体１４Ａを分散させた蓄冷剤１３Ａを封入した。断熱外箱２および断熱蓋３は、厚さ９ｍｍのポリスチレンフォーム保温板（商品名：スタイロフォーム、ダウ化工（株）製）を用いて作製した。本実施例では、蓄冷剤１３および１３Ａとして、いずれも、ファインパック（鳥繁産業(株)製、商品名）に用いられている蓄冷剤を用い、弾性体１４および１４Ａとして、直径３〜４ｍｍの球形発泡スチロールを用いたが、これらはそれぞれ異なる材料を用いても良い。
【００７３】
（試験例９）
保持部材１１をと底板１６に接触させたことによる、冷凍庫から冷却した内箱を取り出した後、試験管冷却・保冷装置６の使用が可能になるまでの時間の短縮効果を検証した。
実施例３の内箱１を−２０℃の冷凍庫で予め凍結させた。内箱１を冷凍庫から取り出し、室温で保管された実施例２の断熱外箱２に収納し、断熱蓋３を嵌めた際の保持部材１１内壁の温度変化を記録した。
図２０は、図９Ａで説明した角位置（ｃ）、外側位置（ｏ）および内側位置（ｉ）の各保持部材１１の温度上昇プロファイルを示す。図２０に示すように、実施の形態３の本装置６の場合、いずれの位置（ｃ、ｏ、ｉ）の保持部材１１でも、実施例２よりも内箱１の昇温速度は速くなり、約９分で採血管を挿入しても差し支えない温度−５℃まで到達した。これは、室温状態で保管されていた加熱プレート８からの熱が、内箱底板１６を介して保持部材１１に伝達されたことにより、内箱１内の蓄冷剤１３が急速に加温されたことによるものと考えられる。
【００７４】
以上、本発明の試験管冷却・保冷装置について、実施例および試験例を用いて説明した。本発明の試験管冷却・保冷装置は、優れた試験管冷却性能と保冷性能を有し、かつ保持部材の部位による、冷却性能および保冷性能のばらつきが抑制されることが確認できた。なお、実施例では、人間の血液を収容する採血管を例に説明したが、血液以外にも、人体から排出される尿、便、人体を流れている髄液、人体を作っている細胞、臓器などの検体検査の用途にも本発明の試験管冷却・保冷装置を用いることができる。また、動物の検体検査にも利用することができる。さらには、缶飲料、ビン飲料などの冷却・保冷に応用することができる。また、保持部材の形状は、検体試験管の形状やサイズに合わせて調整することが好ましい。
【００７５】
［実施の形態４］
次に本発明の実施の形態４の試験管冷却・保冷システム４０について図２１を用いて説明する。試験管冷却・保冷システム４０は、３台の実施の形態１記載の試験管冷却・保冷装置４３、４４、４５を収容できる冷凍庫４１と、冷凍庫４１の温度を制御できる制御部４２を備えている。試験管冷却・保冷装置４３、４４、４５は、各装置の蓄冷剤の温度と保持部材の内表面の温度を検出することのできる温度センサー４６、４７、４８を装備している。温度センサー４６、４７、４８が検知した温度データは、受信経路４９を経由して制御部４２に送信され、制御部４２は、受信した温度データに基づき、送信経路５０を介して、冷凍庫４１の温度を制御することができる。制御部４２として、パソコンを用いることもできるが、専用マイコンを用いることが好ましい。なお、実施の形態４では、１台の冷凍庫４１に３台の試験管冷却・保冷装置４３、４４、４５を収容しているが、冷凍庫１台ごとに試験管冷却・保冷装置を１台に搭載してもよいし、２台以上を搭載してもよい。また、制御部４２が、複数の冷凍庫４１を制御する構成にしてもよい。
【００７６】
実施の形態４記載の試験管冷却・保冷システム４０は、蓄冷剤を凍結させる段階では、冷凍庫内の温度を下げて蓄冷剤を急速冷凍し、蓄冷剤の凍結後は庫内温度が０℃付近になるように温度を制御することができる。このような温度制御により、蓄冷剤の温度が低すぎることによる、血液などの検体の凍結などの弊害発生の危険性を大幅に軽減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の試験管冷却・保冷装置およびシステムは、ヒトからの採血などを行う医療機関及び検査機関、さらに、家畜等の血液などを扱う獣医機関や畜検査機関でも利用される。
【符号の説明】
【００７８】
１・・・内箱
２・・・断熱外箱
３・・・断熱蓋
４・・・蓋
５・・・ハンドル
６・・・試験管冷却・保冷装置
７・・・容器
８・・・加熱プレート
１０・・・空気
１１・・・保持部材
１１Ａ・・・並行直管状保持部材
１１Ｂ・・・段差形状保持部材
１１Ｃ・・・テーパ形状保持部材
１１Ｄ・・・上部テーパ形状保持部材
１２・・・伝熱板
１３、１３Ａ・・・蓄冷剤
１４、１４Ａ・・・弾性体
１５・・・天板
１６・・・内箱底板
２０・・・検体試験管
２０Ａ・・・採血管
３０・・・市販試験管冷却・保冷装置
３１・・・容器本体
３５・・・沈殿部
３６・・・上澄み部
４０・・・試験管冷却・保冷システム
４１・・・冷凍庫
４２・・・制御部
４３、４４、４５・・・試験管冷却・保冷装置
４６、４７、４８・・・温度センサー
４９・・・センサーからの受信経路
５０・・・制御部から冷凍庫への送信経路
ｃ１、ｃ２・・・角位置
ｏ１、ｏ２・・・外側位置
ｉ１、ｉ２・・・内側位置
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図１６】
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