(57)【要約】【課題】加熱加工が難しいフッ素系樹脂を素材とする凍結保存用バッグを製造するについて、２枚重ねにした樹脂シートの溶着作業を自動的にしかも的確に行って、凍結保存用バッグを量産化し低コスト化できる凍結保存用バッグの製造装置を提供する。【解決手段】シートテーブル１８と、シート押圧体１９と、レーザー装置１６と、走査構造１７を備えている。シートテーブル１８とレーザー装置１６を走査構造１７で相対移動させながら、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の界面に赤外線レーザービームを照射して、前記両シートＳ１・Ｓ２を外郭線ビード１で一体化し、生体組織を収容する収容部２を形成する。溶着姿勢にした放熱体２５でフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を押圧保持した状態で、赤外線レーザービームを、放熱体２５を介して両樹脂シートＳ１・Ｓ２の界面に作用させて収容部２を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台（１４）上に、２枚重ねにしたフッ素系樹脂シート（Ｓ１・Ｓ２）を支持するシートテーブル（１８）と、シートテーブル（１８）に載置したフッ素系樹脂シート（Ｓ１・Ｓ２）を押え保持するシート押圧体（１９）と、赤外線レーザービームをフッ素系樹脂シート（Ｓ１・Ｓ２）へ向かって照射するレーザー装置（１６）と、シートテーブル（１８）とレーザー装置（１６）のいずれか一方を移動操作する走査構造（１７）を備えており、
シートテーブル（１８）とレーザー装置（１６）を走査構造（１７）で相対移動させながら、フッ素系樹脂シート（Ｓ１・Ｓ２）の界面に赤外線レーザービームの照射による溶着部を形成して、前記両シート（Ｓ１・Ｓ２）を外郭線ビード（１）で一体化し、生体組織を収容する収容部（２）を形成する凍結保存用バッグの製造装置であって、
シートテーブル（１８）は、面一の載置面を備えた熱伝導性に富む金属製のテーブル本体（２０）を備えており、
シート押圧体（１９）は、赤外線透過作用と良熱伝導作用に富む固体材料で構成される放熱体（２５）と、放熱体（２５）を支持する押圧枠（２６）を備えており、
シート押圧体（１９）は、シートテーブル（１８）で開閉可能に支持されて、テーブル本体（２０）に載置したフッ素系樹脂シート（Ｓ１・Ｓ２）を放熱体（２５）で押圧保持する溶着姿勢と、放熱体（２５）がフッ素系樹脂シート（Ｓ１・Ｓ２）から分離する待機姿勢との間で変位でき、
溶着姿勢にしたシート押圧体（１９）の放熱体（２５）でフッ素系樹脂シート（Ｓ１・Ｓ２）を押圧保持した状態で、レーザー装置（１６）から照射された赤外線レーザービームを、放熱体（２５）を介してフッ素系樹脂シート（Ｓ１・Ｓ２）の界面に作用させて、収容部（２）を形成する凍結保存用バッグの製造装置。
【請求項２】
シートテーブル（１８）がテーブル本体（２０）と、テーブル本体（２０）を支持するテーブル台（２１）とを備えており、
テーブル台（２１）を基台（１４）に設けた走査構造（１７）で支持して、テーブル本体（２０）がレーザーノズル（３７）に対して変位操作可能に設けられており、
放熱体（２５）が単結晶シリコン板で形成されて、テーブル本体（２０）に載置したフッ素系樹脂シート（Ｓ１・Ｓ２）の全体を覆っている請求項１に記載の凍結保存用バッグの製造装置。
【請求項３】
シートテーブル（１８）がテーブル本体（２０）と、テーブル本体（２０）を支持するテーブル台（２１）とを備えており、
テーブル台（２１）を基台（１４）に設けた走査構造（１７）で支持して、テーブル本体（２０）がレーザーノズル（３７）に対して変位操作可能に設けられており、
放熱体（２５）が単結晶シリコン板で形成されて、テーブル本体（２０）に載置したフッ素系樹脂シート（Ｓ１・Ｓ２）の溶着予定位置のみを覆っている請求項１に記載の凍結保存用バッグの製造装置。
【請求項４】
テーブル台（２１）とシート押圧体（１９）との間に、シート押圧体（１９）を揺動開閉可能に支持するヒンジ（２９）と、シート押圧体（１９）を開閉操作する開閉アクチュエータ（４９）が配置されており、
シート押圧体（１９）を溶着姿勢にした状態において、放熱体（２５）が開閉アクチュエータ（４９）の閉じ操作力でフッ素系樹脂シート（Ｓ１・Ｓ２）を押圧保持している請求項１から３のいずれかひとつに記載の凍結保存用バッグの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人、動物、植物などの生体組織を凍結保存する際に使用する凍結保存用バッグの製造装置に関する。凍結保存用バッグは、２枚重ねにしたフッ素系樹脂シートを赤外線レーザービームで溶着して袋状の容器として形成してある。
【背景技術】
【０００２】
この種の凍結保存用バッグの製造法は、例えば特許文献１に開示されている。そこでは、２枚重ねにした熱可塑性樹脂フィルムを、支持体と赤外線透過固体放熱材（以下、単に放熱材と称す。）とで挟み込んで加圧し、放熱材の側から赤外レーザービームを両フィルムに照射して溶着ビードを形成し、袋状の凍結保存用バッグを形成している。放熱材としては赤外レーザービームの透過を許し高い熱伝導性を有する、透明アルミナ、透明ベリリア、透明マグネシア、透明なシリコン単結晶などがある。また、同文献には熱可塑性樹脂フィルムとして、溶着が困難なフッ素系樹脂を用いることや、赤外レーザービームを水平面内で操作して、収容部と出入口とが一筆書き状に連続する溶着ビードを、熱可塑性樹脂フィルムの接触面に形成することが開示されている。
【０００３】
特許文献２においては、凍結保存用バッグの熱シール装置として、２枚のポリオレフィンフィルムを重ね合わせたうえで、上下一対のシールダイス型で挟持して、両シートを熱シールする装置が開示されている。シールダイス型の中央には、縦方向のギャップ（スリット）が形成してあり、ギャップの底部分に薄い壁領域が形成してある。ギャップで分断された肉壁内のそれぞれに、冷却材を通す貫通穴が形成してある。熱シールを行う場合には、一対のシールダイス型で重ね合わせた両シートを挟持し、ギャップ内に配置したレーザーダイオードを作動させ、レーザービームを薄い壁領域に照射して両シートを熱シールする。このとき、薄い壁領域以外の部分は、貫通穴に供給される冷却材で冷やされる。得られたポリオレフィンフィルム製の袋状の容器は、液状医薬品や食料品の包装に用いられる。
【０００４】
特許文献３に係るシート材の融着方法においては、金属板製の発熱部材の上面に２枚の熱融着シート材を載置し、その周縁部分を光透過性部材で押圧した状態で、レーザー光を光透過性部材の上面側から照射して発熱部材を発熱させ、発熱部材に接触している熱融着シート材を溶融させて、２枚の熱融着シート材を融着している。光透過性部材は、耐圧ガラス、石英ガラス、耐熱ガラスなどで形成してあり、その下面側に熱融着シート材を押え付けるための押圧部が突設してある。得られたバッグは、輸液バッグ、栄養剤バッグ、血液バッグ等の医療用容器として使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００３−０３９８４３号（１１ページ実施例１、図３）
【特許文献２】特開平１１−２２７０５０号公報（段落番号００１０、図１）
【特許文献３】特開２００４−１４２２２５号公報（段落番号００５６、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の凍結保存用バッグにおいては、２枚重ねにしたフッ素系樹脂などの熱可塑性樹脂フィルムを、支持体と放熱材とで挟み込んで加圧し、放熱材の側から赤外レーザービームを両フィルムに照射して、生体組織が充填される収容部と出入口とを一筆書き状に形成している。しかし、凍結保存用バッグの形成手法に関して実験装置で検証が行われているものの、凍結保存用バッグの量産化を実現してコストを削減するには課題が幾つか存在する。
【０００７】
特許文献２の熱シール装置は、ギャップ内に配置したレーザーダイオードからレーザービームを照射して、２枚のポリオレフィンフィルムシートを熱シールする。そのため、赤外レーザービームを水平面内で操作する特許文献１の溶着方法とは異なり、生体組織を充填するための収容部と出入口を一筆書き状に連続して形成することができず、袋状の凍結保存用バッグを形成するのに多くの手間が掛かるのを避けられない。シールダイス型を、収容部と出入口の外形線に沿って一筆書き状に構成すると、赤外レーザービームを照射するだけで袋状のバッグを形成できるが、収容部および出入口の形状や大きさが異なるごとに、専用のシールダイス型を用意する必要があるのでコストが嵩むうえ、袋状バッグの形状やサイズを変更する際の即応性に欠ける。
【０００８】
特許文献３のシート材の融着方法においては、長方形状に形成された熱融着シート材の短辺に沿ってレーザー光を操作させ、さらに熱融着シート材を支持する発熱部材を熱融着シート材の長辺に沿って送り移動させてバッグを形成する。発熱部材の送り移動量は、レーザー光のビーム径に等しく設定してある。得られたバッグは、輸液などを収容する収容部と出入口を除く周囲部分（耳部分）の全てが面上に融着されるので、頑丈なバッグが得られる。しかし、発熱部材の送り量がレーザー光のビーム径（０．５〜３．０ｍｍ）に等しいので、１個のバッグを形成するのに多くの時間を要し、バッグの加工コストが高くつく。
【０００９】
本発明の目的は、加熱加工が難しいフッ素系樹脂を素材とする凍結保存用バッグを製造するについて、２枚重ねにした樹脂シートの溶着作業を自動的にしかも的確に行って、凍結保存用バッグを量産化し低コスト化できる凍結保存用バッグの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る凍結保存用バッグの製造装置は、図２に示すように、基台１４上に、２枚重ねにしたフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を支持するシートテーブル１８と、シートテーブル１８に載置したフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を押え保持するシート押圧体１９と、赤外線レーザービームをフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２へ向かって照射するレーザー装置１６と、シートテーブル１８とレーザー装置１６のいずれか一方を移動操作する走査構造１７を備えている。シートテーブル１８とレーザー装置１６を走査構造１７で相対移動させながら、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の界面に赤外線レーザービームの照射による溶着部を形成して、前記両シートＳ１・Ｓ２を外郭線ビード１（図６）で一体化し、生体組織を収容する収容部２と、収容部２に連続する出入口３とを形成する製造装置を前提とする。シートテーブル１８（図１）は、面一の載置面を備えた熱伝導性に富む金属製のテーブル本体２０を備えている。シート押圧体１９は、赤外線透過作用と良熱伝導作用に富む固体材料で構成される放熱体２５と、放熱体２５を支持する押圧枠２６を備えている。シート押圧体１９は、シートテーブル１８で開閉可能に支持されて、テーブル本体２０に載置したフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を放熱体２５で押圧保持する溶着姿勢と、放熱体２５がフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２から分離する待機姿勢との間を変位できる。溶着姿勢にしたシート押圧体１９の放熱体２５でフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を押圧保持した状態で、レーザー装置１６から照射された赤外線レーザービームを、放熱体２５を介してフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の界面に作用させて、収容部２を形成する。
【００１１】
シートテーブル１８はテーブル本体２０と、テーブル本体２０を支持するテーブル台２１とを備えている。テーブル台２１を基台１４に設けた走査構造１７で支持して、テーブル本体２０をレーザーノズル３７に対して変位操作可能とする。図３に示すように、放熱体２５は単結晶シリコン板で形成されて、テーブル本体２０に載置したフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の全体を覆っている。
【００１２】
シートテーブル１８はテーブル本体２０と、テーブル本体２０を支持するテーブル台２１とを備えている。テーブル台２１を基台１４に設けた走査構造１７で支持して、テーブル本体２０をレーザーノズル３７に対して変位操作可能とする。図８に示すように、放熱体２５は単結晶シリコン板で形成されて、テーブル本体２０に載置したフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の溶着予定位置のみを覆っている。
【００１３】
図１０に示すように、テーブル台２１とシート押圧体１９との間に、シート押圧体１９を揺動開閉可能に支持するヒンジ２９と、シート押圧体１９を開閉操作する開閉アクチュエータ４９を配置する。シート押圧体１９を溶着姿勢にした状態において、放熱体２５が開閉アクチュエータ４９の閉じ操作力でフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を押圧保持する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る凍結保存用バッグの製造装置は、シートテーブル１８とシート押圧体１９とレーザー装置１６と、走査構造１７などを備えている。凍結保存用バッグの製造時には、シートテーブル１８とレーザー装置１６を走査構造１７で相対移動させながら、２枚重ねのフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の界面にレーザー装置１６で赤外線レーザービームを照射して、前記両シートＳ１・Ｓ２を外郭線ビード１で一体化して、生体組織を収容する収容部２を形成する。また、シートテーブル１８に面一の載置面を備えた熱伝導性に富む金属製のテーブル本体２０を設けて、その表面にフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を載置するようにした。さらに、赤外線透過作用と熱伝導作用に富む固体材料で構成される放熱体２５と、押圧枠２６とでシート押圧体１９を構成して、溶着姿勢にしたシート押圧体１９の放熱体２５で２枚重ねのフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を押圧保持して、赤外線レーザービームをフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の界面に照射するようにした。
【００１５】
上記のように構成した凍結保存用バッグの製造装置によれば、走査構造１７でシートテーブル１８とレーザー装置１６を相対移動させながら、赤外線レーザービームを照射して外郭線ビード１を形成することにより、収容部２を自動的に形成することができる。また、外郭線ビード１を形成する過程では、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の表面に照射したレーザー吸収により、照射表面近傍で発生した熱を、熱伝導性に富む放熱体２５で速やかに拡散冷却することにより、溶着痕（熱損傷）がシート表面に及ぶのを防止して、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の界面にのみ外郭線ビード１が形成されるようにした。こうした凍結保存用バッグの製造装置によれば、２枚重ねにしたフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の溶着作業を自動的にしかも的確に行えるので、作業者はフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２のセットと、溶着されたバッグブランクの取出しを行うだけで凍結保存用バッグを量産できる。さらに、凍結保存用バッグの量産化を実現することにより、加熱加工が難しいフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を素材とする凍結保存用バッグを低コスト化して、広く普及させることができる。
【００１６】
レーザー装置１６に比べて小形で軽量のテーブル台２１を走査構造１７で支持して、テーブル本体２０をレーザーノズル３７に対して変位操作するので、走査構造１７を簡素化できる。また、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を赤外線レーザービームに対して変位させて、両シートＳ１・Ｓ２の界面に外郭線ビード１を自動的に形成できる。このとき、単結晶シリコン板で形成した放熱体２５で、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の全体を覆うと、収容部２や出入口３の外形形状やサイズが異なる凍結保存用バッグを製造する場合であっても、シート押圧体１９をそのまま使用できる。従って、段取り換えの手間を省いて、外形形状やサイズが異なる凍結保存用バッグを速やかに製造でき、その分だけ凍結保存用バッグを低コスト化できる。さらに、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の全体を、熱伝導性特性に優れた放熱体２５で覆うので、外郭線ビード１を形成する際の溶着熱を放熱体２５で効果的に吸収し拡散させることができ、外郭線ビード１に臨むフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の表面が過熱されるのを確実に防止できる。
【００１７】
単結晶シリコン板を素材とする放熱体２５で、テーブル本体２０に載置したフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の溶着予定位置のみを覆うと、平面視における押圧枠２６の面積を放熱体２５の面積より十分に大きくできる。従って、面積が増えた分だけシート押圧体１９の重量を増強して、テーブル本体２０に載置したフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２をシート押圧体１９でテーブル本体２０に強固に密着固定できる。また、円板状に形成した放熱体２５に比べて、放熱体２５の上下面に施される鏡面加工に要する手間を減少して、その分だけ放熱体２５の加工コストを削減できる。面積が小さい放熱体２５は、破損事故の発生度合を低減して耐久性を向上できる利点もある。
【００１８】
テーブル台２１とシート押圧体１９との間に、ヒンジ２９と開閉アクチュエータ４９を配置すると、開閉アクチュエータ４９の閉じ操作力を利用して、放熱体２５でフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を確りと押圧できるので、両樹脂シートＳ１・Ｓ２の溶着をさらに的確に行って外郭線ビード１の溶着強度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る凍結保存用バッグの製造装置の縦断側面図である。
【図２】凍結保存用バッグの製造装置の概略正面図である。
【図３】凍結保存用バッグの製造装置の平面図である。
【図４】操作構造の移動動作を示す側面図である。
【図５】溶着ビードの形成状況を示す断面図である。
【図６】製造された凍結保存用バッグの正面図である。
【図７】図６におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図８】シート押圧体の別の実施例を示す平面図である。
【図９】図８におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】シート押圧体の開閉構造の別の実施例を示す縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１ないし図７は、本発明に係る凍結保存用バッグの製造装置の実施例を示す。なお、本発明における前後、左右、上下とは、図２および図３に示す交差矢印と、各矢印の近傍に表記した前後、左右、上下の表示に従う。本発明に係る製造装置においては、例えば図６に示す構造の凍結保存用バッグを製造でき、製造装置の説明を行う前に凍結保存用バッグの構造を簡単に説明しておく。
【００２１】
図６および図７において、凍結保存用バッグは、２枚重ねにしたフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２に赤外線レーザービームを照射して、前記両シートＳ１・Ｓ２の界面に一筆書き状の外郭線ビード１を形成し、外郭線ビード１で囲まれた両シートＳ１・Ｓ２の間に生体組織を収容する収容部２と、収容部２に連続する出入口３を形成してなる。収容部２を区画する外郭線ビード１は、上下一対の平行な上ビード部４および下ビード部５と、左右一対の平行な左ビード部６および右ビード部７と、各ビード部４〜７の隣接隅部に形成される４個の隅ビード部８とからなり、これにより収容部２は４隅が角落としされた縦長四角形状に形成してある。出入口３は上ビード部４の左右中央に形成してある。隅ビード部８を設けることにより、収容部２に直角の内隅が形成されるのを解消して、収容部２に収容した生体組織を余すところなく取出すことができる。
【００２２】
フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２は、完全フッ素化樹脂と、部分フッ素化樹脂と、フッ素化樹脂共重合体のいずれか一つを形成素材にして、赤外線レーザーの透過を許す透明シートとして形成してある。具体的な形成素材としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ペルフルオロアルコキシフッ素系樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）などがある。この実施例では、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を、厚みが１００μｍの四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体製のシートで形成して、両シートＳ１・Ｓ２に赤外線レーザービームを照射して凍結保存用バッグを形成するようにした。
【００２３】
図２において凍結保存用バッグの製造装置は、基台１４上にシート固定構造１５と、シート固定構造１５で支持した２枚重ねのフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２へ向かって、赤外線レーザービームを照射するレーザー装置１６と、シート固定構造１５を赤外線レーザービームに対して移動操作する走査構造１７などで構成してある。
【００２４】
シート固定構造１５は、２枚重ねにしたフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を支持する、前後に長い長方形状のシートテーブル１８と、シートテーブル１８に載置したフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を押え保持するシート押圧体１９とで構成する。シートテーブル１８は、熱伝導性に富むアルミニウム製のテーブル本体２０と、テーブル本体２０を固定支持するテーブル台２１とを備えており、テーブル台２１の後端の左右に、後述するヒンジ２９を装着するためのブラケット２２が上向きに突設してある（図３参照）。フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２が載置されるテーブル本体２０の上面（載置面）は面一の水平面として仕上げてある。
【００２５】
シート押圧体１９は、赤外線透過作用と良熱伝導作用に富む固体材料で構成される放熱体２５と、放熱体２５を支持する鋼材製の押圧枠２６とを備えている。放熱体２５を形成する固体材料としては、炭酸ガスレーザーを用いて溶着処理を行う関係上、赤外線レーザーに対して透明であるセレン化亜鉛、硫化亜鉛、シリコン、ゲルマニウムなどの赤外線透過放熱体のいずれかを適用できるが、この実施例では単結晶シリコン円板で放熱体２５を形成した。図３に示すように、押圧枠２６はシートテーブル１８より広幅の八角形状の金属枠体からなり、その中央に円形のレーザー窓２７が開口され、同窓２７の下面側に円形の装着座２８が形成してある。放熱体２５は装着座２８に嵌込み装着されて接着剤で固定してある。
【００２６】
押圧枠２６の後部とテーブル台２１のブラケット２２とを、左右一対のヒンジ２９で連結することにより、シート押圧体１９の全体はシートテーブル１８で上下に揺動開閉可能に支持される。シート押圧体１９は、図３および図４に示す溶着姿勢と、図１に示す待機姿勢との間で変位操作でき、シート押圧体１９を溶着姿勢にした状態では、放熱体２５の一部がシートテーブル１８の左右側縁からはみ出している（図３参照）。シート押圧体１９の開閉操作を容易化するために、押圧枠２６の前部中央にハンドル３０が設けてある。また、シート押圧体１９の後部中央に設けたゴムブロック３１を、ブラケット２２に固定したストッパー３２で受止めることにより、待機姿勢に開放操作したシート押圧体１９を、後傾姿勢のままで位置保持できるようにしている。この状態で、２枚重ねにしたフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２をテーブル本体２０に載置し、あるいは溶着処理が終わった凍結保存用バッグのブランク体をテーブル本体２０から取り出すことができる。
【００２７】
レーザー装置１６は市販されている炭酸ガスレーザーユニットであって、左右に長い四角箱状のケースの側端から照射管３４を突設し、ケース内部の共振器から出力されたレーザー光を、照射管３４の突端の内部に配置した変向ミラー３５で下向きに変向したのち、レーザーヘッドの内部に設けた集光レンズ３６で絞って、レーザーノズル３７から照射する。レーザー装置１６は、基台１４上に固定したレーザー台３８と、レーザー台３８に設けた高さ調整構造３９で支持されている。この状態のレーザーノズル３７は、シート固定構造１５の上方に位置しており、その中心は、溶着姿勢にした放熱体２５の中心を通る垂直線上に位置している。高さ調整構造３９は、複数のリンク対をＸ字状に組んで構成してあり、リンク対の上下中央に配置した調整ねじ軸４０を回動操作することにより、Ｘ字状のリンク対の交差角度を大小に変化させて、レーザー装置１６の上下高さを調整することができる。高さ調整構造３９による高さ調整は最初の１回だけでよく、例えば、レーザー装置１６を使用するごとに高さ調整を行う必要はない。
【００２８】
走査構造１７は、基台１４上に固定されるＹ軸スライダー４３と、Ｙ軸スライダー４３の移動テーブル４５に固定されるＸ軸スライダー４４で、ＸＹステージとして構成してある。Ｙ軸スライダー４３およびＸ軸スライダー４４は、それぞれ市販されているボールねじ式の電動スライダー（アクチュエーター）からなり、互いに直交する状態で配置してある。Ｘ軸スライダー４４の移動テーブル４６に、シートテーブル１８のテーブル台２１が固定してある。このように、テーブル台２１を基台１４に設けたＸＹステージで支持することにより、テーブル本体２０をレーザーノズル３７に対して自在に変位操作できる。これにより、Ｙ軸スライダー４３およびＸ軸スライダー４４の移動テーブル４５・４６を、予め設定されたＸＹ座標に従って移動操作しながら、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２に赤外線レーザービームを照射することにより、両シートＳ１・Ｓ２の界面に任意形状の溶着ビードを形成することができる。図２において符号４７は、レーザー装置１６および走査構造１７の作動状態を制御する制御装置である。なお、凍結保存用バッグを製造する過程で、レーザー装置１６から放出される赤外線レーザーが漏洩するおそれがあり、こうした漏洩レーザー光による被ばくを防ぐために、製造装置全体の外面空間は、図２に想像線で示すように防護壁で覆われている。
【００２９】
以下に凍結保存用バッグの製造手順を説明する。レーザー装置１６は、赤外線レーザービームが２枚重ねにしたフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の界面で焦点を結ぶように、その集光レンズ３６の焦点調整を予め行っておく。図１に示すようにシート押圧体１９を待機姿勢に開放操作したのち、テーブル本体２０の中央にフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を載置する。このとき、その長辺部がＹ軸スライダー４３の中心と平行になり、かつ、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の中心がテーブル本体２０の中心と一致するように樹脂シートＳ１・Ｓ２を位置決めしたうえで、シート押圧体１９を下降揺動させて溶着姿勢にする。この状態では、押圧枠２６および放熱体２５の重量によって、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２がテーブル本体２０に密着している。
【００３０】
上記の溶着準備作業が終了したら、図４および図５に示すように、走査構造１７を作動させて溶着開始位置を赤外線レーザービームの照射位置に一致させ、レーザー装置１６と走査構造１７を同時に作動させながら、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の界面に外郭線ビード１を一筆書き状に形成する。このとき、放熱体２５は赤外線レーザーを透過させるので、自身が赤外線レーザーを吸収して発熱することはない。また、外郭線ビード１を形成する際に、ビード形成位置の周辺に溶着熱が伝導するが、フッ素系樹脂シートＳ１の表面に達したレーザーエネルギーが樹脂表面の近傍で吸収されて発生した熱は、熱伝導性に優れた放熱体２５に吸収されて拡散される。また、フッ素系樹脂Ｓ１・Ｓ２の接合面まで達したレーザーエネルギーは、熱エネルギーに変換されて樹脂を溶融し溶着に寄与する。これは、フッ素系樹脂は赤外吸収が大きいため、レーザーエネルギーが樹脂深くまでは浸透しないからである。従って、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２は、図５に示すように両者の界面のみが溶着され、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の表面状態を滑らかな状態に保持できる。赤外線レーザービームを溶着開始位置から溶着終了位置まで照射することにより、図６に示すように、外郭線ビード１で囲まれた両シートＳ１・Ｓ２の間に生体組織を収容する収容部２と、収容部２に連続する出入口３を形成することができる。
【００３１】
上記のように赤外線レーザーによる溶着作業が終了したら、シート押圧体１９を待機姿勢に開放操作して、テーブル本体２０上のバッグのブランク体を取出す。以後、上記の作業を繰返し行うことにより、バッグのブランク体を大量に製造することができる。得られたバッグのブランク体は、その周囲部分を図６に想像線で示す切断線の通りに切断することにより、整形された凍結保存用バッグを得ることができる。
【００３２】
以上のように構成した凍結保存用バッグの製造装置によれば、加熱加工が難しいフッ素系樹脂を素材とする凍結保存用バッグを製造する際に、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の載置とバッグのブランク体の取り出しを除く一連の溶着作業を、自動的にしかも的確に行なうことができる。また、単結晶シリコン板で形成した放熱体２５で、テーブル本体２０に載置したフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の全体を覆うことにより、外郭線ビード１を形成する際の溶着熱を放熱体２５で効果的に吸収して、外郭線ビード１の真上や真下に臨むフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の表面が過熱されるのを確実に防止できる。従って、赤外線レーザーを用いた溶着作業に伴って、外郭線ビード１の近傍の樹脂シートが変質して物理的特性が損なわれるのを防止でき、過酷な凍結保存に対して充分な耐性を備えた凍結保存用バッグを得ることができる。また、得られた凍結保存用バッグは、樹脂表面に損傷がなくスムーズであるので、医療用のバッグに適している。
【００３３】
レーザー装置１６に比べて小形で軽量のテーブル台２１を走査構造１７で支持して、テーブル本体２０をレーザーノズル３７に対して変位操作するので、走査構造１７を簡素化できる。また、円板状の放熱体２５で、テーブル本体２０に載置したフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の全体を覆うので、円形の放熱体２５の任意の位置に赤外線レーザービームを照射して外郭線ビード１を形成できる。従って、収容部２や出入口３の外形形状やサイズが異なる場合であっても、シート押圧体１９をそのまま使用して、凍結保存用バッグを製造することができる。従って、シート押圧体１９を交換する手間を省いて、外形形状やサイズが異なる凍結保存用バッグを速やかに製造でき、その分だけ凍結保存用バッグを低コスト化できる。
【００３４】
図８および図９は、シート押圧体１９の別の実施例を示す。そこでは、放熱体２５を外郭線ビード１の外形形状と同形に形成して、テーブル本体２０に載置したフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の溶着予定位置のみを放熱体２５で覆うようにした。放熱体２５の幅寸法は、外郭線ビード１の幅寸法より十分に大きく設定してある。他は、図１から図４で説明したシート押圧体１９と同じであるので、同じ部材に同じ符号を付して、その説明を省略する。上記のように、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２の溶着予定位置のみを放熱体２５で覆うと、平面視における押圧枠２６の面積を放熱体２５の面積より十分に大きくできるので、その分だけシート押圧体１９の重量を増強して、テーブル本体２０に載置したフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２をシート押圧体１９でテーブル本体２０に強固に密着固定できる。また、円板状に形成した放熱体２５に比べて、放熱体２５の上下面に施される鏡面加工に要する手間を減少して、その分だけ放熱体２５のコストを削減できる。さらに、面積が小さい放熱体２５は破損事故の発生度合を低減して、耐久性を向上できる利点もある。
【００３５】
図１０は、シート押圧体１９の開閉構造の別の実施例を示す。そこでは、テーブル台２１とシート押圧体１９とをヒンジ２９で開閉可能に連結したうえで、テーブル台２１とシート押圧体１９との間に２個のエアーシリンダー（開閉アクチュエータ）４９を設けて、シート押圧体１９を自動的に開閉操作できるようにした。詳しくは、テーブル台２１のブラケット２２の後部左右にシリンダーブラケット５０を固定し、さらに押圧枠２６の後部左右に連結腕５１を固定して、これら両者５０・５１にエアーシリンダー４９を連結した。エアーシリンダー４９はダブルアクション型のシリンダーからなり、シート押圧体１９をゆっくりと上昇揺動操作できるのはもちろん、シート押圧体１９をゆっくりと下降揺動操作して、テーブル本体２０に載置したフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２をテーブル本体２０に押付けることができる。また、シート押圧体１９を溶着姿勢にした状態において、エアーシリンダー４９の閉じ操作力を放熱体２５に作用させ続けることにより、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を強固に押圧保持することができる。従って、押圧枠２６が例えば比重の小さなアルミニウムで形成してある場合でも、フッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を確実に押圧固定できる。開閉アクチュエータ４９としてはエアーシリンダー以外に、モーターと、モーターで回転駆動されるねじ軸と、雌ねじ体とからなる開閉構造を適用してもよい。
【００３６】
上記のように、シート押圧体１９をエアーシリンダー４９で自動的に開閉操作すると、より少ない手間で凍結保存用バッグを製造できる。さらに、テーブル本体２０にフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を載置する作業と、バッグのブランク体を取出す作業をロボットハンドで行うようにすると、一連の作業を完全に自動化して、凍結保存用バッグを効率よく大量生産できる。
【００３７】
上記の実施例では、それぞれ電動スライダーで構成したＹ軸スライダー４３とＸ軸スライダー４４で走査構造１７を構成したがその必要はない。例えば、電動シリンダーやリニアアクチュエーターなどを操作要素にして走査構造１７を構成することができる。必要があれば、走査構造１７にレーザー装置１６を搭載して、静止しているフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２に外郭線ビード１を形成することができる。テーブル本体２０に面積が大きなフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２を載置しておき、複数の外郭線ビード１を形成したのち、個々のバッグのブランク体を打抜いて、整形された凍結保存用バッグを得ることができる。凍結保存用バッグは、２枚重ねにしたフッ素系樹脂シートＳ１・Ｓ２に、一筆書き状の外郭線ビード１を形成して構成する必要はなく、交差する複数の外郭線ビード１を形成して構成してあってもよい。
【００３８】
また、上記の実施例では、シート押圧体１９をテーブル本体２０に対して揺動開閉したがその必要はない。例えば、テーブル本体２０に対して水平揺動できるホルダーを設けておき、このホルダーに設けたガイド軸でシート押圧体１９を上下動可能に支持して、シート押圧体１９をテーブル本体２０に対して溶着姿勢と待機姿勢との間で変位できるようにすることができる。その場合には、シート押圧体１９とホルダーとの間に設けたアクチュエータで、シート押圧体１９を押圧して溶着姿勢に保持するとよい。ヒンジ２９は、急激な下降揺動を防ぐダンパー内蔵のヒンジで構成することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１５  シート固定構造
１６  レーザー装置
１７  走査構造
１８  シートテーブル
１９  シート押圧体
２０  テーブル本体
２５  放熱体
２６  押圧枠
３６  集光レンズ
３７  レーザーノズル
４３  Ｙ軸スライダー
４４  Ｘ軸スライダー
【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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