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FREEZING APPARATUS, FREEZING METHOD meetings

Patent code P160013530
File No. S2015-0778-N0
Posted date Nov 29, 2016
Application number P2015-065561
Publication number P2016-182103A
Patent number P6573363
Date of filing Mar 27, 2015
Date of publication of application Oct 20, 2016
Date of registration Aug 23, 2019
Inventor
  • (In Japanese)石本 淳
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人東北大学
Title FREEZING APPARATUS, FREEZING METHOD meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a freezing apparatus that quickly vitrifies and freezes an object to be frozen such as cells by spraying flow including ultralow-temperature fine solid particles in freezing the object so as to make a cell survival rate higher in thawing, and a freezing method thereof.
SOLUTION: A freezing apparatus that freezes an object to be frozen such as a cell has: a cryopreservation container 60 which houses a cell or the like as the object to be frozen; and a spraying part which continuously sprays a high-speed spraying flow including ultralow-temperature fine solid particles onto the cryopreservation container 60 to freeze the object to be frozen housed in the cryopreservation container. The freezing apparatus has: a support part 71 supporting the cryopreservation container 60; and a spraying position changing part 72 (spraying position changing means) which changes a spraying position of high-speed spraying flow to the cryopreservation container supported by the support part 71.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、凍結装置、凍結方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【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、少なくとも窒素、二酸化炭素、アルゴン、水素のいずれかの極低温微細固体粒子と極低温気体のみからなる噴霧流を連続して高速噴霧して、前記凍結保存容器と前記噴霧流の衝突熱伝達、対流熱伝達、及び昇華潜熱熱伝達により、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、
前記凍結保存容器を前記噴霧部から高速噴射される前記噴霧流の下流側に着脱自在に支持する支持部とを有することを特徴とする
凍結装置。

【請求項2】
 
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を有し、
前記噴霧位置変更手段により前記噴霧位置をずらしながら、前記噴霧部が前記噴霧流を前記凍結保存容器に高速噴霧す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】
 
前記凍結保存容器の温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部により検出された温度に基づいて、前記噴霧位置変更手段による前記噴霧位置、又は前記噴霧部による前記噴霧流の噴霧時間を制御する制御部とを有する
ことを特徴とする請求項2に記載の凍結装置。

【請求項4】
 
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前記噴霧流を連続して高速噴霧して、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圧・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と前記極低温気体のみからなる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と前記極低温気体のみからなる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による凍結方法であって、
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、少なくとも窒素、二酸化炭素、アルゴン、水素のいずれかの極低温微細固体粒子と極低温気体のみからなる噴霧流を高速噴霧する噴霧部と、
前記凍結保存容器を前記噴霧部から高速噴射される前記噴霧流の下流側に着脱自在に支持する支持部とを有し、
前記支持部により前記凍結対象を収容する凍結保存容器を前記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前記極低温微細固体粒子と極低温気体のみからなる噴霧流を連続して高速噴霧して、前記凍結保存容器と前記噴霧流の衝突熱伝達、対流熱伝達、及び昇華潜熱熱伝達により、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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015065561thum.jpg
State of application right Registered
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