(57)【要約】【課題】            生体試料を加温するための方法および装置を提供すること。【解決手段】        生体試料を加温するための方法および装置は、熱調節材から製造されたヒータおよび外部チャンバを利用する。外部チャンバは、外面及び内面を含み、ヒータは、外部チャンバの外面の少なくとも一部と作用可能に接触している。外部チャンバの内面によって画定される生体試料受容領域が含まれ、当該生体試料受容領域は、生体試料を有効に受け入れるように構成されるか、あるいは、生物学的試料の凝固点に近いか又はそれ以下の凝固点を有する液体を含み、そこでは、内面および液体の１以上が、生体試料と近接又は密接に接触している。熱調節材は、ヒータによって外側チャンバに熱が与えられたときに実質的に一定の所定の温度を得て維持することができる。【選択図】          図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体試料を均一に加温するための装置であって、
ヒータと、
外面と内面を有し、熱調節材から製造された外部チャンバであって、前記ヒータが当該外部チャンバの外面の少なくとも一部に作用可能に接触している外部チャンバと、
前記外部チャンバの前記内面によって規定される生体試料受容領域であって、生体試料を有効に受容する生体試料受容領域と、
を備え、
前記熱調節材は、熱が前記外部チャンバに与えられたときに、実質的に一定の所定の温度を得て維持することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記熱調節材は、前記ヒータから与えられる所定の温度に曝されると液体状態に相変化する固体材料であることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ヒータから与えられる熱が、前記熱調節材の少なくとも部分的な相変化をその固体状態から液体状態に誘導する間、当該熱調節材の温度が実質的に一定のままであることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記熱調節装置は、前記生体受容領域内の温度を一定に維持することを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記熱調節装置は、前記生体試料を損傷することなく温める温度で生体受容領域に熱を与えることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記生体試料受容領域内に配置された容器をさらに備え、
前記容器は、１つ以上の液体および前記外部チャンバの前記内面に囲まれ作用可能に接触している部分を少なくとも有する外面を備え、当該容器は、内面と、生体試料の操作上の位置決めのための内部領域とを含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記容器は、前記生体試料受容領域内にスリーブを含み、当該スリーブは容器を収容し、生体試料受容領域内に収容された液体と近接し、密接に接触していることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記容器は、前記生体試料の加熱を可能にするように前記熱調節材からの効果的な熱伝達を可能にする材料から製造され、前記生体試料を損傷させることなく温めることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項９】
前記容器がガラスまたはプラスチックのバイアルを含むことを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記ヒータが、発熱反応により熱を発生するヒータを含むことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記ヒータが、酸素活性化ヒータを含むことを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記熱調節材は、パーム油、パーム核油、ヤシ油、水素化パーム油、水素化パーム核油、水素化ココナッツ油、水素化大豆油、水素化綿実油、ポリエチレングリコールのジステアレートおよび１−ヘキサデカノールからなる群から１以上を含むことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記熱調節材が約３７℃の融点を有することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記熱調節材の融解潜熱が少なくとも２０ｃａｌ／ｇであることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記熱調節材の融解潜熱が少なくとも３０ｃａｌ／ｇであることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記熱調節材の融解潜熱が少なくとも４０ｃａｌ／ｇであることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
前記生体受容領域は、受け取った生体試料を取り囲んで密接に接触する液体を含み、当該液体は、前記受け取った生体試料の凝固点に近いかそれより低い凝固点を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１８】
前記ヒータが取り外し可能なパッチであることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１９】
生体試料を加温するための装置であって、
外面と内面を有し、熱調節材から製造された外部チャンバと、
前記外部チャンバの前記内面によって規定される生体試料受容領域であって、凍結された生体試料の凝固点に近いかまたはそれより低い凝固点を有し、生体試料受容領域に収容された液体によって囲まれ、密接に接触している凍結された生体試料を有効に受容する生体試料受容領域と、
を備え、
前記熱調節材は、熱が前記外部チャンバに与えられたときに、実質的に一定の所定の温度を得て維持することを特徴とする生体試料を均一に加温するための装置。
【請求項２０】
前記熱調節材は、外部熱源から与えられる所定の温度に曝されると液体状態への相変化する固体材料であることを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記熱調節材の温度は、前記ヒータから与えられる熱によってその固体状態から液体状態に、または液体状態から固体状態に戻る際に、実質的に一定のままであることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
前記熱調節装置は、凍結された生体試料を取り囲んで密接に接触する液体に対して一定の温度を維持することを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記熱調節装置が、前記生体試料を損傷させることなく解凍する温度で、凍結された当該生体試料を取り囲んで密接に接触する液体に熱を与えることを特徴とする請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
前記生体試料受容領域内に配置された取り外し可能な容器をさらに備え、当該容器は、前記外部チャンバの前記内面によって囲まれ少なくとも作用可能に接触している部分を有する外面と、内面と、前記冷凍された生体試料および当該凍結された生体試料を取り囲み、密接に接触する液体の有効な位置決めのための内部領域と、を含むことを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２５】
前記取り外し可能な容器は、加熱し、凍結した生体試料を損傷させることなく解凍することができるように前記熱調節材からの効果的な熱伝達を可能にする物質から製造されることを特徴とする請求項２４記載の装置。
【請求項２６】
容器がガラスまたはプラスチックのバイアルを含むことを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記熱調節材が、パーム油、パーム核油、ヤシ油、水素化パーム油、水素化パーム核油、水素化ココナッツ油、水素化大豆油、水素化綿実油、ポリエチレングリコールのジステアレートおよび１−ヘキサデカノールからなる群から１以上を含むことを特徴とする請求項１９ないし２６のいずれかに記載の装置。
【請求項２８】
熱調節材が約３７℃の融点を有することを特徴とする請求項１９ないし２７のいずれかに記載の装置。
【請求項２９】
前記熱調節材の融解潜熱が少なくとも２０ｃａｌ／ｇであることを特徴とする請求項１９ないし２８のいずれかに記載の装置。
【請求項３０】
前記熱調節材の融解潜熱が少なくとも３０ｃａｌ／ｇであることを特徴とする請求項２９記載の装置。
【請求項３１】
前記熱調節材の融解の結果生じる前記潜熱が少なくとも４０ｃａｌ／ｇであることを特徴とする請求項２９記載の装置。
【請求項３２】
生体試料を均一に加熱する方法であって、
ヒータを、熱調節材を含む外部チャンバと、当該外部チャンバの内面によって画定され、容器を受け入れるための少なくとも部分的に中空な部分を有する内部チャンバとを有する装置の外面に係合させ、
生体試料を内部チャンバに挿入し、
前記ヒータを作動させ、
前記ヒータによって生成された熱を前記外部チャンバ内の前記熱調節材に伝達し、
前記熱調節材の少なくとも一部の溶融に起因する潜熱を利用し、
前記熱調節材から前記内部チャンバに熱を伝達し、そして、
前記内部チャンバに伝えられた熱を用いて生体試料を加熱する
ステップからなることを特徴とする方法。
【請求項３３】
生体試料を均一に加熱する方法であって、
ヒータを、熱調節材を含む外部チャンバと、当該外部チャンバの内面によって画定され、容器を受け入れるための少なくとも部分的に中空な部分を有する内部チャンバとを有する装置の外面に係合させ、
生体試料と近接かつ密接に接触した液体を有する容器を前記内部チャンバに挿入し、
前記ヒータを作動させ、
前記ヒータによって生成された熱を前記外部チャンバ内の第１の材料に伝達し、
前記熱を利用して、前記熱調節材の全部または一部の相変化を誘導し、
前記第１の材料から前記容器内の液体に熱を伝達し、
前記液体から生体試料に熱を伝達し、そして、
液体によって伝達された熱を用いて生体試料を加熱する
ステップからなることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照  なし
【０００２】
本発明は、保存された生体試料を均一に加熱し、前記試料が曝される最高温度を制御しながらこれを行うための加温装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの生細胞含有試料およびシステムは、試料を後で使用するために解凍するという目的で低温（例えば、−８０℃）で凍結および保存される。グリセリンのような凍結保護剤は、氷および氷の結晶形成に関連する損傷を最小にする為にしばしば、凍結溶液に添加される。急速冷凍は、氷の結晶形成を更に防止することができるが、試料に深刻なストレスを誘発する可能性がある。
【０００４】
生細胞含有試料およびシステムを解凍する場合、試料を迅速に温め、同時に細胞生存率に悪影響を及ぼし得る温度偏位を最小にすることが望ましい。現在、凍結された生体試料は、２０℃〜６０℃の範囲の温度を有する水浴中でしばしば加温される。水浴に伴う主な課題は、水浴には可搬性の欠如があり、また一般的には所望の温度で迅速に変化および平衡化できない事である。
【０００５】
したがって、所望の温度または所望の温度範囲内に維持されながら、凍結された生体試料を迅速かつ均一に加熱することができるポータブル加温装置が必要とされている。本発明は、これらおよび他の問題を解決するために提供される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、加温されると生体試料を損傷するものよりも充分低い実質的に一定の温度で生体試料を加温するための装置および方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、装置は、ヒータと熱調節材から製造された外部チャンバとを含む。外部チャンバは、外面と内面とを含む。ヒータは、外部チャンバに熱を与えるために、外側チャンバの外面の少なくとも一部分に作用可能に接触するか、または動作可能に結合されてもよい。装置は更に、外部チャンバの内面によって規定される生体試料受容領域または生体受容領域または受容領域を含む。生体試料受容領域は、凍結されたまたは他の方法による生体試料を直接または容器の中で、有効に受け入れるように構成されてもよい。生体試料は、場合により、生体試料受容領域に含まれる液体と密接に接触して包囲されて配置されてもよい。生体試料の温度に近いまたはそれ以下の凝固点を有する液体を選択することが望ましい。ヒータが作動すると、熱調節材は、熱が外部チャンバに与えられた後に実質的に一定の所定の温度を維持する。上記にかかわらず、ヒータは、外部チャンバの外面と化学的または機械的接着などにより一体的に結合されるか、またはヒータがその後に外部チャンバと機械的に結合される別個の構成要素であることが当業者には理解されるであろう。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、熱調節材は、ヒータから与えられる所定の温度に曝されると液体状態への相変化を受ける固体材料であってもよい。ヒータから与えられる熱により、熱調節材は固体状態から液体状態への相変化を引き起こし、相変化が完了して、熱調節材全体が液化するまで、融解潜熱のためにその温度は実質的に一定のままである。それが融解すると、熱調節装置は生体試料を取り囲む液体と密接に接触する液体に熱を伝達する。生体試料に供給される熱は、生体試料を損傷せずに、すなわち、高すぎるかまたは試料を損傷する可能性のある閾値を超えずに解凍および／または温めることができる温度でなければならない。加熱工程が完了した後、サーマルコンデンサ材料が再凝固するにつれて、サーマルコンデンサの融解潜熱が再度作用することがある。生体試料を取り囲む液体が、溶融または部分的に溶融したサーマルコンデンサの温度よりも低い温度にとどまる場合、サーマルコンデンサの凝固過程によって放出された熱は、生体試料を取り囲んで密接に接触する液体を温め続け、したがって生体試料自体を温め続けることができる。熱調節材の一例は、参照により本明細書に記載されている本出願人の同時係属中の米国特許出願公開公報No.2014/0109889に記載されている。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、その装置は、取り外し可能であり、生体試料受容領域内に配置された容器を含んでもよい。前記容器は外面を有し、その少なくとも一部は、外部チャンバの内面によって取り囲まれ、作用可能に接触している。前記容器はまた、内面と、生体試料の動作上の位置決めのための内部領域と、生体試料を取り囲んで密接に接触するために使用される任意の液体とを有する。その容器は、生体試料の加熱および解凍または加温を可能にするように、熱調節材からの効果的な熱伝達を可能にする材料、例えば、ガラスまたはプラスチックバイアルのような生体試料を損傷させることのない材料から製造される。装置は、容器を取り囲む熱調節材または任意の液体から容器を取り囲んで隔離することができるスリーブを更に含んでもよい。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、ヒータは、発熱反応から熱を生成するヒータを含む。ヒータは、例えば、本出願人の同時係属中の米国特許第2014/0109889、2014/0102435、および2013/0174835号に教示されているような酸素活性化ヒータであってもよい。（その全体は参照により本明細書に記載されている）
【００１１】
本発明の別の態様によれば、熱調節材は、例えば、パーム油、パーム核油、ヤシ油、水素化パーム油、水素化パーム核油、水素化ココナッツ油、水素化大豆油、水素化綿実油、ポリエチレングリコールのジステアレート、またはそれらの組み合わせであってもよい。熱調節材は、１−ヘキサデカノールも含むことができる。熱調節材を形成するために使用される材料にかかわらず、熱調節材は約３７℃の融点を有するべきであり、少なくとも２０ｃａｌ／ｇの潜熱を有するべきである。より好ましくは、熱調節材は、少なくとも３０ｃａｌ／ｇの潜熱を有する方がよく、また、更により好ましくは少なくとも４０ｃａｌ／ｇの潜熱を有する方がよい。
【００１２】
本発明の一態様によれば、生体試料を均一に加熱する方法が提供される。ヒータは、外部チャンバと、この外部チャンバの内面によって規定される内部チャンバとを有する装置の外面と係合される。外部チャンバは、熱調節材を含むか、または熱調節材から形成されてもよく、一方、内部チャンバは、容器を収容するための少なくとも部分的に中空の部分を含む。凍結された、またはそうでない生体試料は内部チャンバに挿入される。次いで、ヒータを作動させて、外部チャンバ内の熱調節材に熱を伝達し始める。熱調節材によって受け取られたその熱は、熱調節材を加熱し、一定の温度を維持しながら溶融し始める。次にその熱は、熱調節材から内部チャンバに伝達され、生体試料を温める。凍結した試料は解凍され、加熱される。
【００１３】
本発明の一態様によれば、生体試料を均一に加熱する方法が提供される。ヒータは、外部チャンバと、この外部チャンバの内面によって画定される内部チャンバとを有する装置の外面と係合される。外部チャンバは、熱調節材を含むか、または熱調節材から形成されてもよく、一方、内部チャンバは、容器を収容するための少なくとも部分的に中空の部分を含む。凍結されたまたは他の方法の生体試料と密接に接触して液体を保持する容器は内部チャンバに挿入することができる。次いで、ヒータを作動させて、外部チャンバ内の熱調節材に熱を伝達し始める。熱調節材によって受け取られたその熱は、熱調節材を加熱し、一定の温度を維持しながら溶融し始める。次にその熱は、熱調節材から液体に、そして液体から生体試料に伝達される。凍結した生体試料は解凍し、加熱する。
【００１４】
本発明の更なる特徴、利点、および実施形態は、詳細な説明および図面の考察から述べられ、また明らかである。更に、本発明の前述の概要および以下の詳細な説明、図面および添付は、例示的なものであり、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を限定することなく更なる説明を提供することを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本開示の更なる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本開示の実施形態を示し、詳細な説明と共に、本開示の原理を説明する役割を果たす。本開示の根本的な理解およびそれが実施され得る様々な方法のために必要である場合よりも、開示の構造的詳細をより詳細に示す試みはなされていない。
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態の上面斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の上面斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態の上面斜視図である。
【図４】本発明の複数の実施形態で利用される取り外し可能な容器の正面図である。
【図５】本発明の一実施形態の上面斜視図の断面である。
【図６】本発明の一実施形態の上面斜視図の断面である。
【図７】本発明の一実施形態の上面斜視図の断面である。
【図８】本発明の一実施形態の正面図を示す。
【図９】本発明の一実施形態の上面図を示す。
【図１０】本発明の例示的な特性曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示、およびその様々な特徴および有利な詳細は、添付の図面に記載および／または図示され、以下の説明において詳述される非限定的な実施形態および実施例を参照してより完全に説明される。図面に示された特徴は一定の縮尺で描かれておらず、一実施形態の特徴は、本明細書に明示的に記載されていなくても当業者が認識するであろう他の実施形態と共に使用され得ることに留意されたい。周知の構成要素および処理技術の説明は、本開示の実施形態を不必要に不明瞭にしないように省略することができる。本明細書で使用される例は、単に本発明が実施され得る方法の理解を容易にし、更に当業者が本開示の実施例を実施することを可能にすることを意図している。したがって、本明細書の実施例および実施形態は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【００１８】
本発明は、生体試料を損傷する温度よりも低い温度で生体試料に実質的に一定の温度を提供することによって、凍結またはそうでない生体試料を加温するための装置に関する。試料全体にわたって均一な加熱を提供するために、前記装置は液体を含んでもよく、または融解のために液体の全表面に実質的に接着するように成形可能または可鍛性である部分を有してもよい。均一な解凍および／または加温を提供するために、試料の表面全体に渡って実質的に均一に、熱伝達されることが重要である。
【００１９】
図１は、本発明によって企図される生体試料を加温するための装置の一実施形態の正面斜視図を示す。装置10は、ヒータ12と、外面16および内面18を含む外部チャンバ14とを含む。内面18は、外部チャンバ14の少なくとも一部を垂直方向に延びるリザーバまたは生体試料受容領域20を画定する。本明細書で論じられる装置では、共通の参照番号は、例えば、外部チャンバ14,114,214のような異なる実施形態にわたった共通参照番号は実質的に同様の要素を指す。説明した以外は、単一の実施形態に関して論じた特性は、直接参照されているか否かにかかわらず、他の実施形態と実質的に同様である。
【００２０】
ヒータ12は、外面16において作動可能に接触するか、結合されるか、さもなければ外部チャンバ14に係合し、そして部分的または完全に外部チャンバの周囲を包囲して囲む。前記ヒータは、外部チャンバに結合し、その上に熱を生成して伝えることができる任意の装置であってよい。例えば、ヒータ12は、例えば酸素活性化ヒータのような発熱反応の結果として熱を生成するヒータであってもよい。酸素活性化ヒータが使用される場合、ヒータは、プルタブ122（図２参照）またはヒータを作動させる類似の要素を含んでもよい。あるいは、ヒータ12は、例えば、電池式であるか、または電源に接続するための電源コードを含む電気ラップまたはスリーブであってもよい。当然のことながら、当業者には認識されるように、他のタイプのヒータも考えられる。
【００２１】
更に、本発明によって企図される装置は、一体型または関連するヒータを含まなくてもよい。図３に見られるように、例えば、装置210は、外面216およびリザーバまたは生体試料受容領域220を画定する内面218を有する外部チャンバ214を含み、図１の装置10と実質的に同じ方法で構成される。ヒータが最初に設けられていない（または、装置の全体構成の一部として外部チャンバに一体化または係合されていない）とき、装置を作動させるために、ユーザは、装置を利用して動作させるためにヒータを外部チャンバ214の外面216に物理的に結合してもよい。
【００２２】
実質的に一定の温度で生体試料の均一な加熱を保証するために、外部チャンバ14は、熱調節材を含んでもよいし、または熱調節材から実質的に構成されてもよい。前記熱調節材は、外部チャンバ14自体を形成してもよく、あるいは外部チャンバ14の少なくとも内面および外面を形成する熱伝導性ハウジングまたはケーシング内に収容されてもよい。外部チャンバに付与された熱は、外面16を通り、熱調節材によって、内面18を介して生体試料受容領域20に収容された生体試料に伝達される。
【００２３】
解凍および／または加温プロセス全体にわたって比較的一定の所定の温度を保証するために、熱調節材は、ヒータ12またはいくつかの他の係合されたヒータが起動され、外部チャンバに熱を供給すると、寄託した生体材料に損傷を与えるであろう融点よりも低い融点を有する固体材料でなければならない。固体から液体への相変化を受けている間、熱調節材の温度は、固体材料の全てが溶融し、熱調節材が完全に液化するまで、融点温度にほぼ一定に保たれる。更に、活性加熱段階が終了した後、熱調節材は熱調節材が再固化している間、実質的に一定に保たれる。この意味で、特定の装置10で使用される材料は、試料が解凍される速度および特定の試料が損傷される温度に基づいて所望の出力温度を提供するために選択され得る。熱調節材が再凝固すると、潜熱は、相変化が進行している限り、実質的に一定の温度で、生体受容領域および生体試料の内部表面、および例えば容器および／または周囲の液体のようなその中に寄託された任意の中間体へ伝達する事ができる。
【００２４】
熱調節材のために使用することができる材料には、限定されるものではないが、パーム油、パーム核油、ヤシ油、水素化パーム油、水素化パーム核油、硬化ヤシ油、水素化大豆油、水素化綿実油油、ポリエチレングリコールのジステアレート、またはそれらの混合物が挙げられる。熱調節材には、１−ヘキサデカノールも含まれる。試料が加熱されるべき所望の温度に応じて、任意の量の材料を使用することができる。例えば、試料の所望の温度が37℃である場合、約４００ｇ／ｍｏｌのグリコール鎖またはパーム油を利用することができる。熱調節材に使用される材料の結果として生じる潜熱は、迅速かつ完全な解凍を保証するために、少なくとも２０ｃａｌ／ｇ、より好ましくは３０ｃａｌ／ｇまたは更に４０ｃａｌ／ｇでなければならない。使用される材料の種類に加えて、本明細書で更に議論されるように、使用される材料の量は、生体受容領域および最終的にはその中の任意の試料に提供される温度を制御することもできる。
【００２５】
生体試料受容領域20は、凍結された生体試料であり得る生体試料を動作可能に受け入れるように構成され、試料と外部チャンバ14の内面18との間を内部の液体等のような媒介物の使用によって直接的または間接的に密接で親密な接触を促進するように構成される。生体試料受容領域は、少なくとも１つの恒久的または選択的に開放された部分を有し、解凍および／または加温プロセスで使用される任意の生体試料、中間体、液体、スリーブおよび／または容器を受け入れ保持するために、外部チャンバの長さの少なくとも一部分に沿って延びる実質的に中空の部分を有することが企図される。生体試料受容領域は、必要に応じて成形されていても良く、また、ここで論じるように、試料または容器に適合する特定の形状または構成を提供するために形成可能または可鍛性があっても良い。液体のような媒介物が利用される場合、試料の表面または試料を収容する容器との密接な接触が保証され、熱が生体試料または生体試料を収容するために使用される容器の全表面にわたって均一に伝達される。液体が使用される場合、液体は、試料が沈着または浸漬されると、液体の凍結を防止または最小限に抑えるように、試料の凍結温度と同等かまたはより低い凍結温度を有するべきである。
【００２６】
生体受容領域20に沈着されるべき任意の液体および／または生体試料は、その中に直接沈積されてもよい。試料が生体試料受容領域内に収容された液体に直接沈着される実施形態では、例えば、液体が生体試料受容領域を逃げるのを防止するために、受容領域は、一方の端部または両方の端部において少なくとも選択的に開閉可能であってもよい。好ましくは、図１および図２の正面断面図である図５に示すように、生体受領領域の少なくとも一端は、生体試料受領領域20内の液体包囲容器124を含むことができる領域34からの液体の漏出をより良好に防止するために、永久的に封止されるかまたは閉じられる。試料および／または試料を保持する容器が、例えば図１および図２の正面断面図でもある、図６および図７に示すように、受容部に液体のない受容領域に堆積される場合、受容領域は、特定のバイアルまたは容器に適合させることができ、および／または受容領域の一端または両端を選択的または永久的に開放することができる。
【００２７】
装置10または110は、図２および図４に示す容器124のように、着脱可能な容器を含んでもよい。容器124は、直接的に配置される外面126を含み、外面126は、生体試料受容領域20,120内に配置されたときに内面18,118と直接的、作用的に接触して配置され、その為、熱が（例えば図６に見られるように）容器124に内面18,118から直接かつ効率的に伝達される。あるいは、液体が生体試料受容領域20,120（例えば、図５の生体試料受容領域20の領域34のような）の領域または部分内に沈着したとき、液体は内面18，118よりもむしろその液体に近接して密接して配置されてもよい。
【００２８】
容器124はまた、生体試料を保持し、そこに媒介物として使用される任意の更なる液体を保持し得る内面または領域128を含む。前記内面は、外部チャンバから生体試料への熱伝達を容易にするために、生体試料またはその中の任意の液体中間体のいずれかに有効に接触する。容器の内面および外面が熱のための導管として作用する限り、容器は、好ましくは、容器に収容された任意の試料や容器自体を損傷させることなく、十分な熱を通過させることができる許容できる熱伝達許容係数を有する材料から製造されるべきである。例えば、容器は、ガラス、プラスチック、またはセラミックから構成されてもよく、ガラスバイアルまたは試験管であってもよい。
【００２９】
追加の液体および生体試料を保持する取り外し可能な容器の例は図４に見ることができる。図４に見られるように、容器124は、外面126、内部領域/表面128を有し、内面128および生体試料132の両方と直接的に、作動的に、密接に接触して液体130を保持する。関連する生体試料受容領域において液体が使用される場合、バイアルを保護するために、スリーブ125が容器124を包囲するように含まれてもよい。図１および図２の正面断面図である図５に見られるように、容器124の外面（図５に破線で示す）は、外側チャンバ14または114の内面18または118に直接接触する。図５に示すように、容器を使用しない場合、液体30を生体試料受容領域20に直接配置し、生体試料32を液体30に沈着して配置することができる。例えば図３のような装置に付属のヒータがない実施形態では、装置の内部は実質的に同じままである（外面16を取り囲むヒータ12は簡単に取り外され、付属されない）ことを理解されたい。
【００３０】
図７は、液体なしに利用できる装置10の一例、すなわち、生体試料または容器内の生体試料を外部チャンバの内面が試料に直接接触するように生体試料受容領域に直接沈着させることを可能にする装置の一例である。図７に示すように、装置10'はヒータ12'（再び図３を参照）、ヒータ12'に作動可能に接続された外面16'および生物学的受容領域20'を画定する内面18'を有する外部チャンバ14'を含む。生体試料32'は生体試料受容領域20'に直接沈着し、内面18'は生体試料32'の外面全体に直接密接に接触するように形成または脱型され、試料の直接加熱を提供するために直接的に設けられる。そのような実施形態では、試料の表面全体にわたって均一な加熱を保証するため、試料の周りを形作るように、外側チャンバ14'を成形可能または可鍛性にしてもよい。例えば、外側チャンバ14'は、試料周りでの操作および形成を可能にするワックスのような材料を使用して構成されてもよい。図６には示されていないが、例えば、図２および図６に破線で示すように、生体試料受容領域内で使用することができる容器が企図される。
【００３１】
作動中、デバイスは以下のように動作する。デバイス10,110,210は、解凍および／または加温工程の間に利用される任意の液体30,130と共に、生体試料受容領域20,120,220内に堆積された生体試料32または生体試料132を収容する容器124を有する。ヒータ12,112、または図３の場合、装置210に取り付けられた外部ヒータが作動され、外部チャンバ14,114,214の外面16,116,216への伝熱を開始する。ヒータが作動すると、外部チャンバを形成する、または外部チャンバ内の熱調節材は、加熱を開始して相変化を起こし、内面18,118,218を介して生体試料受容領域に熱を伝達し始める。熱調節材によって提供される一定の温度は、任意の容器、液体、または生体試料を直接加熱し、生体試料を解凍および／または温めるために使用される。熱調節材は、実質的に一定の温度（±２℃の範囲内）で相変化を起こしている為、受容領域に供給される熱の温度は実質的に一定に維持され、試料を損傷することなく解凍および／または温める量に設定することができる。好ましくは、熱調節材は、試料が完全に解凍および／または温められたときに、熱調節材の９０％以下が溶融するように、スケーリングされ、構築される。９０％を目指すと、生体試料受容領域に伝えられた温度が試料を損傷する閾値を超えないように、試料に対していくらかの保護を提供しながら、無駄な未溶融物質を減少させる。生体試料を単に解凍することを目的とするシステムの場合、熱調節材は全く溶融しないことがあるが、熱レギュレータの溶融温度を超える温度への意図しない加温を防止するための安全機能として役立ち得る。
【００３２】
本明細書で論じるように、使用される任意の液体は、更に液体特性に基づいて選択されるべきである。最も重要なことに、液体は、任意の試料の温度に近いかまたはそれより低い凝固点および熱調節材によって与えられる温度よりも低い沸点を有すべきである。例えば、動作中、使用される液体は、凍結および沸騰を防止するために、−８０℃未満の凝固点および１０５℃を超える沸点を有し得る。
【００３３】
上記の方法および装置の構造を用いて、以下の実験を行った。
【００３４】
実験に用いた装置は、図８および図９に見ることができる。装置300は、ヒータ302と、熱調節材で満たされた外部チャンバ304と、液体で満たされた内部チャンバ306とを含む。この実験の目的のために、外部チャンバに配置された熱調節材は２０ｇのジステアリン酸ポリエチレングリコール（「ＰＥＧジステアレート」）であり、液体は２０ｇの水であった。ヒータ活性化を可能にするために、装置300には、ヒータ302への空気のアクセスがヒータを作動させることを可能にするようにパターン状に形成された外部開口308が設けられている。この実験では、熱源には熱を発生させる為に亜鉛空気反応を用いる事を選択した。
【００３５】
ヒータ活性化後、内部チャンバ内の液体の温度は３７℃に上昇した。液体が３７℃に達したら、−６５℃に冷却した１．３ｍＬの凍結した水溶液をそれぞれ含む２つのバイアル310および312を加熱水中に入れた。バイアルおよび内部チャンバ内の熱電対を使用して、液体および資料の温度を記録した。バイアル内の３０℃は、加熱された液体中で５分以内に到達した。加えて、熱調節材は温度が３７℃を超えないようにすることに成功した。
【００３６】
図１０は、液体中のバイアルの得られる加熱を示す特性曲線を示す。図１０に見られるように、バイアル１（310）およびバイアル２（312）の加熱曲線は、上記のように約３０℃まで急速に、すなわち５分以内に暖まり、その後、最終的には所望の約３７℃で水平になる。水浴の液体の曲線も同様に冷却し、最終的に約３７℃で水平になり、バイアルおよびその中の任意の内容物が所望の温度で加熱されることが保証される。
【００３７】
以下の表は、装置に使用され得る異なる温度調節器の融点および融解潜熱を示す。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
所望の加熱温度およびバイアルおよびその内容物を解凍するのに必要な熱または時間に応じて、要求を満たすために異なる温度調節器を選択することができる。
【００４０】
本発明は、凍結された生体試料を解凍することに関して定期的に論じられてきたが、本明細書で論じる装置および方法は、凍結または未凍結またはすでに解凍された生体材料を均一に加熱するためにも使用できる事を理解されたい。本明細書で定義されるように、装置および方法は、生体試料を均一に加熱するためのものであり、凍結された生体試料を解凍することを含んでも含まなくてもよい。例えば、状況によっては、４℃の温度で冷蔵された血漿の袋を体温、約３７℃まで加熱することが望ましい場合がある。それが冷やされた血液であろうと、またはちょうど冷却されたかまたは室温にある他の生物学的物質であろうと、例えば、そのような加熱を達成するために、同じ装置および方法を利用してもよく、唯一の違いは、材料が既に解凍されていることである。このような生体試料の均一な加熱を容易にするために、熱キャパシタを試料およびその試料を含む任意の容器に取り付けてもよい。
【００４１】
本発明の更なる特徴、利点、および実施形態は、詳細な説明および図面の考察から説明されるか、または明らかである。更に、本発明の前述の概要および関連する詳細な説明および図面は、例示的なものであり、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を限定することなく更なる説明を提供することが意図されていることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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