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凍結装置、凍結方法 NEW 新技術説明会

国内特許コード P160013530
整理番号 S2015-0778-N0
掲載日 2016年11月29日
出願番号 特願2015-065561
公開番号 特開2016-182103
出願日 平成27年3月27日(2015.3.27)
公開日 平成28年10月20日(2016.10.20)
発明者
  • 石本 淳
出願人
  • 国立大学法人東北大学
発明の名称 凍結装置、凍結方法 NEW 新技術説明会
発明の概要 【課題】解凍時に高い細胞生存率となるように、凍結時に極低温微細固体粒子を含む噴霧流により、細胞などの凍結対象を急速にガラス化凍結する凍結装置、その凍結方法を提供する。
【解決手段】細胞などの凍結対象を凍結する凍結装置であって、凍結対象として細胞などを収容する凍結保存容器60と、凍結保存容器60に極低温微細固体粒子を含む高速噴霧流を連続的に噴霧して、凍結保存容器に収容された凍結対象を凍結させる噴霧部を有する。この凍結装置は、凍結保存容器60を支持する支持部71と、支持部71に支持された凍結保存容器に対する高速噴霧流の噴霧位置を変更する噴霧位置変更部72(噴霧位置変更手段)を有する。
【選択図】図10
従来技術、競合技術の概要


自己複製機能と他の細胞へ分化する特性を兼ね備えた幹細胞は、例えば人間の細胞の供給源となることから多大な産業貢献が期待されている。幹細胞などの細胞の凍結保存方法としては、緩慢凍結法、ガラス化凍結法などが知られている。



一般的な緩慢凍結法は、凍結保護剤を加えた保存液に細胞を懸濁し、緩やかに温度を低下させ、液体窒素温度で保存する。しかし、冷却速度を適切にコントロールする必要があり、冷却速度が適切でないと、あるタイミングで細胞に氷晶が多量に形成され、細胞が物理的に損傷を受ける場合がある。また、緩慢凍結法は、霊長類の胚性幹細胞(ES細胞:Embryonic Stem Cells)、iPS細胞(induced pluripotent stem Cells)、生殖細胞などの細胞の凍結保存には適さず、解凍時の細胞生存率が1%以下となり非常に低い値を示す。
これらの細胞にはガラス化凍結法(Vitrification)が用いられる(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。



従来の一般的なガラス化凍結法は、高濃度の特殊な凍結保護液を含むガラス化保存液に細胞を懸濁し、それを容器に収容し、細胞の懸濁をはじめてから約15秒以内に液体窒素に浸して、ガラス転移点以下まで急速に冷却し、細胞内外の水分を結晶化させることなく、非晶質のガラス状態で固化、凍結させる方法である。このガラス化凍結法によれば、水の体積膨張がなく、細胞へのダメージが少ない。尚、ガラス化凍結された細胞を解凍する時、水の再結晶化を避けるために、温培地を添加して急速に解凍することを要する。



ガラス化凍結方法としては、細胞を凍結保護液に懸濁し、それを収容した容器に液体窒素を吹き付けて凍結する方法、懸濁液を収容した容器を液体窒素に直接投入して凍結する方法、などが知られている(例えば、特許文献2参照)。

産業上の利用分野


本発明は、凍結装置、凍結方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
凍結対象として水分を含む弾性体膜包の凍結装置であって、
前記凍結対象を収容する凍結保存容器と、
前記凍結保存容器に極低温微細固体粒子を含む噴霧流を連続して噴霧して、前記凍結保存容器に収容された凍結対象をガラス化凍結させる噴霧部と、を有することを特徴とする
凍結装置。

【請求項2】
前記凍結保存容器は、前記凍結対象として細胞を収容し、
前記噴霧部は、前記凍結保存容器に極低温微細固体粒子を含む噴霧流を連続して噴霧して、前記凍結保存容器に収容された細胞をガラス化凍結させることを特徴とする
請求項1に記載の凍結装置。

【請求項3】
前記凍結保存容器を前記噴霧部から噴射される前記極低温微細固体粒子を含む噴霧流の下流側に支持する支持部と、
前記支持部に支持された前記凍結保存容器に対する前記噴霧流の噴霧位置を変更する噴霧位置変更手段と、を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の凍結装置。

【請求項4】
前記極低温微細固体粒子は、窒素、二酸化炭素、アルゴン、水素のいずれか1つ、又は、2つ以上の組み合わせにより構成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の凍結装置。

【請求項5】
前記凍結対象は、iPS細胞、ES細胞、血液、植物細胞、食品のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の凍結装置。

【請求項6】
前記噴霧部は、一成分極低温微細固体粒子連続生成装置であり、
極低温の過冷却液体と、該過冷却液体と同一の元素で構成される極低温気体の高速流とを混合して一成分混相流を生成する混合部と、
前記混合部の下流に設けられ、該混合部で生成された前記一成分混相流から極低温微細固体粒子を含む噴霧流を生成するラバルノズル部と、を有し、
前記ラバルノズル部は、前記混合部で生成された前記一成分混相流を導入する導入部と、
前記導入部の下流側に設けられ該導入部の開口断面積よりも小さい開口断面積の縮径部と、
前記縮径部の下流側に設けられ該縮径部より開口断面積よりも大きい開口断面積に形成され、且つ、下流側に向かって拡開した形状の噴射部と、を有し、
前記噴射部にて、前記一成分混相流を音速を超えた状態で断熱膨張させて、一成分極低温微細固体粒子を含む噴霧流を連続して生成することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の凍結装置。

【請求項7】
前記ラバルノズル部に超音波を印加する超音波振動子を有することを特徴とする請求項6に記載の凍結装置。

【請求項8】
前記凍結保存容器は、前記凍結対象と微量の凍結保存液を収容していることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の凍結装置。

【請求項9】
前記凍結装置の噴霧部は、二成分極低温微細固体粒子連続生成装置であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の凍結装置。

【請求項10】
凍結対象として水分を含む弾性体膜包の凍結装置の凍結方法であって、
前記凍結装置は、前記凍結対象を収容する凍結保存容器と、
前記凍結保存容器に極低温微細固体粒子を含む噴霧流を噴霧する噴霧部と、を有し、
前記凍結対象を収容する凍結保存容器を支持部により噴霧流の下流側に支持し、
前記噴霧部が、前記凍結保存容器に極低温微細固体粒子を含む噴霧流を連続して噴霧して、前記凍結保存容器に収容された凍結対象をガラス化凍結させることを特徴とする
凍結方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015065561thum.jpg
出願権利状態 公開
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