凍結保存用容器
【課題】水溶液が再凍結する際に発生する容器底部の破損を未然に防止することができる凍結保存用容器を提供する。
【解決手段】氷塊i1が浮かぶ半解凍状態の水溶液が再凍結する際、水溶液の上層部が凍結してその氷層i2が氷塊i1と一体化し、水溶液の下層部が凍結してその氷層i3の中央部に突起2Cを核とする氷柱i4が形成される。そして、この氷柱i4が成長して氷塊i1と一体化することにより、氷塊i1および氷柱i4の周囲に残留した水溶液Sが最後に再凍結する際には、その体積膨張による押圧力がバイアル2の底部内面の突起2Cが形成されている中央部を除いた周囲の部分に分散して加わる。
【解決手段】氷塊i1が浮かぶ半解凍状態の水溶液が再凍結する際、水溶液の上層部が凍結してその氷層i2が氷塊i1と一体化し、水溶液の下層部が凍結してその氷層i3の中央部に突起2Cを核とする氷柱i4が形成される。そして、この氷柱i4が成長して氷塊i1と一体化することにより、氷塊i1および氷柱i4の周囲に残留した水溶液Sが最後に再凍結する際には、その体積膨張による押圧力がバイアル2の底部内面の突起2Cが形成されている中央部を除いた周囲の部分に分散して加わる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水溶液を凍結状態で保存するための容器に関し、例えば、凍結状態と氷塊が浮かぶ半解凍状態とが繰り返される水溶液を凍結状態で保存するのに好適な凍結保存用容器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
必要に応じて使用される試薬などの各種の水溶液を凍結状態で保存する場合、その水溶液を所定の凍結保存用容器に収容し、この凍結保存用容器を冷凍庫に貯蔵するのが一般的である。この種の用途に使用される凍結保存用容器として、図8に示すような凍結保存用容器Aが従来一般に知られている。この凍結保存用容器Aは、透明なプラスチック製のバイアルBと、このバイアルBの口部B1に着脱自在に装着されるスクリューキャップCとを備えた密封構造とされている。
【0003】
また、水溶液の凍結保存にも使用可能な容器として、例えば特許文献1に記載の凍結保存容器が従来一般に知られている。この凍結保存容器は、耐寒性プラスチックで構成された容器の口部に耐寒性フィルムで構成された封止部を溶着したものである。
【0004】
なお、飲料水などを凍結させる、いわゆる製氷器に関する発明として、水面が最後に凍結するように製氷容器の開口部を覆う断熱蓋を設けることにより、凍結に伴う圧力が製氷容器に加わらないようにして製氷容器の変形破損を防止するようにした製氷器が提案されている(例えば特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007−161307号公報
【特許文献2】特開2005−164174号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ここで、図8に示した従来の凍結保存用容器Aでは、これに収容されて冷凍庫に貯蔵された凍結状態の水溶液を必要に応じて使用する場合、冷凍庫から凍結保存用容器Aを取り出し、バイアルBに収容された凍結状態の水溶液Sを例えば氷塊i1が浮かぶ半解凍状態まで解凍する(図9参照)。そして、スクリューキャップCを取り外し、氷塊i1のまわりの溶解した水溶液Sの一部をバイアルBから抽出して使用に供した後、スクリューキャップCを被せて凍結保存用容器Aを冷凍庫に貯蔵し、バイアルBに収容された半解凍状態の水溶液Sを再凍結させる。
【0007】
ところで、図9に示したようにバイアルB内の水溶液Sに氷塊i1が浮かぶ半解凍状態の水溶液Sを再凍結させる際、従来の凍結保存用容器Aでは、バイアルBの底部にクラックが発生して破損するという問題が頻発している。その原因は、水溶液Sが再凍結する際の凍結メカニズムにあると考えられる。
【0008】
ここで、バイアルB内の水溶液Sが全解凍状態から再凍結する場合には、通常、水溶液Sの密度の関係から、最大密度の4℃より密度の小さい0℃付近の部分が上層部を占めることで、水溶液Sは上層部から凍結し始め、順次下方に凍結が進行する。また、冷却熱の熱伝導度の関係から、冷却されるバイアルBの底部内面および周壁部内面に接触する水溶液Sの下層部や周辺部も水溶液Sの上層部に遅れて凍結が進行する。そして、凍結した上層部の氷層と下層部の氷層と周辺部の氷層とに囲まれた未凍結の水溶液Sが体積膨張を伴って最後に凍結する。
【0009】
この最後に凍結する水溶液Sの位置は、水溶液Sの上層部の凍結速度が速く、下層部の凍結速度が遅いことから、その凍結速度の差分だけ凍結前の水溶液Sの中心位置よりバイアルBの底部に寄った下方となる。そして、この位置から水溶液Sが体積膨張を伴って最後に凍結し、その凍結に伴う体積膨張による押圧力が周囲の氷層の厚さおよびバイアルBの肉厚に応じた強度によって支えられることとなる。
【0010】
一方、図9に示すように、バイアルB内の水溶液Sが氷塊i1の浮かぶ半解凍状態から再凍結する場合には、氷の熱伝導度が水と比べて非常に大きいため、前述した全解凍状態から再凍結する場合に比べ、水溶液Sの上層部の凍結が非常に早く進行する。その結果、図9に示した水溶液Sの再凍結は、図10に示す途中段階を経て図11に示す最終段階へと進行するようになり、凍結した上層部の氷層i2と下層部の氷層i3と周辺部の氷層i5とに囲まれた水溶液S(図10参照)が最後に凍結する位置は、全解凍状態からの再凍結の場合よりもバイアルBの底部に一層近寄った下方の一点となる(図11参照)。この場合、全解凍状態から再凍結する場合に比べて下層部の氷層i3の厚さがかなり薄くなることから、未凍結の水溶液Sが最後に凍結する際の体積膨張による押圧力(図11の白抜き矢印参照)に比べてバイアルBの底部の強度が不足し、バイアルAの底部にクラックが発生するものと推測される。
【0011】
本発明は、このような従来技術の問題点に対応してなされたものであり、水溶液が再凍結する際に発生する容器底部の破損を未然に防止することができる凍結保存用容器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
このような課題を解決するため、本発明に係る凍結保存用容器は、水溶液を凍結状態で保存するための容器であって、水溶液が凍結する際に氷柱が形成される核となる突起が容器底部の内面中央部に設けられていることを特徴とする。
【0013】
この凍結保存用容器では、水溶液が凍結する際、水溶液の上層部が凍結すると共に、水溶液の下層部も凍結し、その下層部の氷層の中央部に突起を核とする氷柱が形成される。そして、上層部の氷層、下層部の氷層および氷柱の凍結がそれぞれ進行すると、完全凍結の前段階で、まず、氷柱が上層の氷層に接触してこれらが一体化することとなる。氷柱が上層の氷層に一体化すると、氷柱の周囲に環状(ドーナツ状)に残留した未凍結の水溶液が凍結する際に、その体積膨張による押圧力が容器底部の内面中央部を除いた突起の周囲の環状部分に分散して加わることとなる。その結果、水溶液が凍結する際の容器底部の破損が未然に防止される。
【0014】
また、本発明に係る凍結保存用容器は、凍結状態と氷塊が浮かぶ半解凍状態とが繰り返される水溶液を収容して凍結状態で保存するための容器であって、氷塊が浮かぶ半解凍状態の水溶液が再凍結する際に氷柱が形成される核となる突起が容器底部の内面中央部に設けられていることを特徴とする。
【0015】
この凍結保存用容器では、氷塊が浮かぶ半解凍状態の水溶液が再凍結する際、水溶液の上層部が凍結して氷塊と一体化し、水溶液の下層部が凍結してその中央部に突起を核とする氷柱が形成される。そして、この氷柱が成長して氷塊と一体化することにより、氷塊および氷柱の周囲の水溶液が再凍結する際には、その体積膨張による押圧力が容器底部の内面中央部を除いた周囲の部分に分散して加わることとなる。その結果、氷塊が浮かぶ半解凍状態の水溶液が再凍結する際の容器底部の破損が未然に防止される。この態様では、押圧力の発生する部分が一層容器の底部側に近くなることから、本発明の効果がより顕著となる。
【0016】
本発明に係る凍結保存用容器は、バイアルとキャップを有する密封構造を備えているのが好ましい。この場合、バイアルの底部内面の中央部に突起が一体に形成される。
【0017】
本発明の凍結保存用容器において、突起の形状は特に限定されるものではないが、先端部を上方に向けた砲弾形は、座屈強度が高く、成形も容易であるので好ましい。この突起の突出長は、成形の容易さを考慮すると、容器底部の肉厚の1.5〜2.5倍が好ましく、また、この突起を核として形成される氷柱の長さを考慮すると、容器底部の肉厚の1.5〜2.5倍の範囲において、少なくとも10mm以上であるのが好ましい。また、強度の観点から、容器成形時の樹脂の射出口をこの部分に設けることも有利である。
【発明の効果】
【0018】
本発明に係る凍結保存用容器では、水溶液が凍結する際、水溶液の上層部が凍結すると共に、水溶液の下層部が凍結してその中央部に突起を核とする氷柱が形成される。そして、上層の氷層、下層の氷層および氷柱がそれぞれ成長して氷柱が上層の氷層に一体化すると、氷柱の周囲に環状に残留した未凍結の水溶液が凍結する際に、その体積膨張による押圧力が容器底部の内面中央部を除いた突起の周囲の環状部分に分散して加わることとなる。従って、本発明に係る凍結保存用容器によれば、水溶液が凍結する際の容器底部の破損を未然に防止することができる。
【0019】
また、本発明に係る凍結保存用容器では、氷塊が浮かぶ半解凍状態の水溶液が再凍結する際、水溶液の上層部が凍結して氷塊と一体化し、水溶液の下層部が凍結してその中央部に突起を核とする氷柱が形成される。そして、この氷柱が成長して氷塊と一体化することにより、氷塊および氷柱の周囲の水溶液が再凍結する際には、その体積膨張による押圧力が容器底部の内面中央部を除いた周囲の部分に分散して加わることとなる。従って、本発明に係る凍結保存用容器によれば、氷塊が浮かぶ半解凍状態の水溶液が再凍結する際に発生する容器底部の破損を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の一実施形態に係る凍結保存容器の縦断面図である。
【図2】一実施形態に係る凍結保存容器に収容された水溶液の半解凍状態を示す縦断面図である。
【図3】一実施形態に係る凍結保存容器に収容された半解凍状態の水溶液の再凍結初期の状態を示す縦断面図である。
【図4】一実施形態に係る凍結保存容器に収容された半解凍状態の水溶液の再凍結の途中段階を示す縦断面図である。
【図5】一実施形態に係る凍結保存容器に収容された半解凍状態の水溶液の再凍結の最終段階を示す縦断面図である。
【図6】一実施形態に係る凍結保存容器に収容された全解凍状態の水溶液の再凍結の最終段階を示す縦断面図である。
【図7】一実施形態の部分的変形例を示す図1に対応した縦断面図である。
【図8】従来例に係る凍結保存容器の縦断面図である。
【図9】従来例に係る凍結保存容器に収容された水溶液の半解凍状態を示す縦断面図である。
【図10】従来例に係る凍結保存容器に収容された水溶液の再凍結の途中段階を示す縦断面図である。
【図11】従来例に係る凍結保存容器に収容された水溶液の再凍結の最終段階を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、添付の図面を参照して本発明に係る凍結保存用容器の一実施形態を説明する。一実施形態の凍結保存用容器は、凍結状態と氷塊が浮かぶ半解凍状態が繰り返される水溶液を収容して凍結状態で保存するための容器であり、その凍結保存温度は、例えば−80〜−196℃である。
【0022】
図1に示すように、一実施形態の凍結保存用容器1は、口部2Aの外周にスクリュー2Bが一体に形成された透明なバイアル2と、このバイアル2の口部2Aに着脱自在に装着されるスクリューキャップ3とを備えた密封構造とされている。なお、スクリューキャップ3の内側天面には、密封性向上のための弾性体よりなるパッキンを設けてもよい。
【0023】
バイアル2は、例えば1リットル程度の容積を有し、その内径は90mm程度、肉厚は6mm程度である。このバイアル2は、例えばCZ(株式会社大協精工の登録商標)と呼称されるプラスチック素材により成形されており、低溶出性、高透明性、高耐熱性、低温特性、耐pH性、低透湿性、耐溶剤性、耐吸着性などの特性を備えている。
【0024】
ここで、バイアル2の底部の内面中央部には、氷塊が浮かぶ半解凍状態の水溶液が再凍結する際に氷柱が形成される核となる中実の突起2Cが一体に形成されている。この突起2Cは、例えば先端部を上方に向けた砲弾形に形成されており、その突出長は、バイアル2の底部の肉厚(例えば6mm)の1.5〜2.5倍の範囲であって、少なくとも10mm、例えば12mmに設定されている。また、突起1Cの基底部の直径は10mm程度に設定されている。
【0025】
以上のように構成された一実施形態に係る凍結保存用容器1は、凍結状態と氷塊が浮かぶ半解凍状態とが繰り返される水溶液、例えば、必要に応じて使用される試薬などの各種の水溶液を冷凍庫に貯蔵して−80〜−196℃の凍結状態で保存するために使用される。
【0026】
この凍結保存用容器1では、これに収容されて冷凍庫に貯蔵された凍結状態の水溶液を必要に応じて使用する場合、冷凍庫から凍結保存用容器1を取り出し、バイアル2に収容された凍結状態の水溶液Sを氷塊i1が浮かぶ半解凍状態まで解凍する(図2参照)。そして、スクリューキャップ3を取り外し、氷塊i1のまわりの溶解した水溶液Sの一部をバイアル2から抽出して使用に供した後、スクリューキャップ3を被せて凍結保存用容器1を冷凍庫に貯蔵し、バイアル2に収容された半解凍状態の水溶液Sを再凍結させる。
【0027】
ここで、図2に示したように氷塊i1が浮かぶ半解凍状態の水溶液SがバイアルB内で再凍結する際、一実施形態の凍結保存用容器1では、図3に示すように、水溶液Sの上層部が凍結してその氷層i2が氷塊i1と一体化する。また、バイアルBの底部が冷却されることで、その底部内面に接触する水溶液Sの下層部が凍結してその氷層i3の中央部に突起2Cを核とする氷柱i4が形成される。この場合、氷塊i1の熱伝導度が水溶液Sと比べて非常に大きいため、水溶液Sの上層部の凍結は下層部の凍結に比べて非常に早く進行することとなり、上層部の氷層i2は下層部の氷層i3に比べて厚く形成される。
【0028】
そして、凍結が進行すると、図4に示すように、氷柱i4が成長して氷塊i1と一体化すると共に、冷却されるバイアルBの周壁部内面に接触する周辺部の水溶液Sも凍結して氷層i5が形成される。凍結がさらに進行すると、上層部の氷層i2および周辺部の氷層i5がさらに成長することにより、未凍結の水溶液Sは、図5に示すように氷柱i4の周囲にドーナツ状に残留する。そして、凍結の最終段階では、氷柱i4の周囲にドーナツ状に残留した未凍結の水溶液Sが体積膨張を伴って再凍結することとなる。その際、凍結に伴う体積膨張による押圧力は、バイアル2の底部内面の突起2Cが形成されている中央部を除いた周囲の部分に分散して加わることとなる(図5の白抜き矢印参照)。
【0029】
従って、一実施形態の凍結保存用容器1によれば、氷塊i1が浮かぶ半解凍状態の水溶液Sが再凍結する際に発生することのあるバイアル2の底部の破損を未然に防止することができる。
【0030】
ここで、一実施形態の凍結保存用容器1は、凍結状態と全解凍状態とが繰り返される水溶液を凍結状態で保存するためにも使用することができる。この場合、バイアル2に収容された全解凍状態の水溶液Sが再凍結する際の最終段階(完全凍結の前段階)では、図6に示すように、上層の氷層i2、下層の氷層i3および氷柱i4がそれぞれ成長して氷柱i4が上層の氷層i2に一体化することにより、未凍結の水溶液Sが氷柱i4の周囲に環状(ドーナツ状)に残留する。その水溶液Sの残留位置は、水溶液Sの上層部の氷層i2の凍結速度が速く、下層部の氷層i3および氷柱i4の凍結速度が遅いことから、再凍結前の水溶液Sの中心位置よりバイアルBの底部に寄った下方となる。そして、氷柱i4の周囲に環状(ドーナツ状)に残留した未凍結の水溶液Sが最後に再凍結する際には、その体積膨張による押圧力がバイアル2の底部内面の突起2Cの周囲の環状部分に分散して加わる(図6の白抜き矢印参照)。
【0031】
従って、一実施形態の凍結保存用容器1によれば、全解凍状態の水溶液Sが再凍結する際に発生することのあるバイアル2の底部の破損を未然に防止することができる。
【0032】
本発明の凍結保存容器は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、図1に示したスクリューキャップ3はゴムキャップに変更し、バイアル2の口部2Aはゴムキャップが装着される適宜の断面形状に変更することができる。
【0033】
また、図1に示したバイアル2の底部に形成される中実の突起2Cは、図7に示すような中空の突起2Dに変更することができる。
【符号の説明】
【0034】
1 …凍結保存用容器
2 …バイアル
2A…口部
2B…スクリュー
2C,2D…突起
3 …スクリューキャップ
i1…氷塊
i2…上層部の氷層
i3…下層部の氷層
i4…氷柱
i5…周辺部の氷層
【技術分野】
【0001】
本発明は、水溶液を凍結状態で保存するための容器に関し、例えば、凍結状態と氷塊が浮かぶ半解凍状態とが繰り返される水溶液を凍結状態で保存するのに好適な凍結保存用容器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
必要に応じて使用される試薬などの各種の水溶液を凍結状態で保存する場合、その水溶液を所定の凍結保存用容器に収容し、この凍結保存用容器を冷凍庫に貯蔵するのが一般的である。この種の用途に使用される凍結保存用容器として、図8に示すような凍結保存用容器Aが従来一般に知られている。この凍結保存用容器Aは、透明なプラスチック製のバイアルBと、このバイアルBの口部B1に着脱自在に装着されるスクリューキャップCとを備えた密封構造とされている。
【0003】
また、水溶液の凍結保存にも使用可能な容器として、例えば特許文献1に記載の凍結保存容器が従来一般に知られている。この凍結保存容器は、耐寒性プラスチックで構成された容器の口部に耐寒性フィルムで構成された封止部を溶着したものである。
【0004】
なお、飲料水などを凍結させる、いわゆる製氷器に関する発明として、水面が最後に凍結するように製氷容器の開口部を覆う断熱蓋を設けることにより、凍結に伴う圧力が製氷容器に加わらないようにして製氷容器の変形破損を防止するようにした製氷器が提案されている(例えば特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007−161307号公報
【特許文献2】特開2005−164174号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ここで、図8に示した従来の凍結保存用容器Aでは、これに収容されて冷凍庫に貯蔵された凍結状態の水溶液を必要に応じて使用する場合、冷凍庫から凍結保存用容器Aを取り出し、バイアルBに収容された凍結状態の水溶液Sを例えば氷塊i1が浮かぶ半解凍状態まで解凍する(図9参照)。そして、スクリューキャップCを取り外し、氷塊i1のまわりの溶解した水溶液Sの一部をバイアルBから抽出して使用に供した後、スクリューキャップCを被せて凍結保存用容器Aを冷凍庫に貯蔵し、バイアルBに収容された半解凍状態の水溶液Sを再凍結させる。
【0007】
ところで、図9に示したようにバイアルB内の水溶液Sに氷塊i1が浮かぶ半解凍状態の水溶液Sを再凍結させる際、従来の凍結保存用容器Aでは、バイアルBの底部にクラックが発生して破損するという問題が頻発している。その原因は、水溶液Sが再凍結する際の凍結メカニズムにあると考えられる。
【0008】
ここで、バイアルB内の水溶液Sが全解凍状態から再凍結する場合には、通常、水溶液Sの密度の関係から、最大密度の4℃より密度の小さい0℃付近の部分が上層部を占めることで、水溶液Sは上層部から凍結し始め、順次下方に凍結が進行する。また、冷却熱の熱伝導度の関係から、冷却されるバイアルBの底部内面および周壁部内面に接触する水溶液Sの下層部や周辺部も水溶液Sの上層部に遅れて凍結が進行する。そして、凍結した上層部の氷層と下層部の氷層と周辺部の氷層とに囲まれた未凍結の水溶液Sが体積膨張を伴って最後に凍結する。
【0009】
この最後に凍結する水溶液Sの位置は、水溶液Sの上層部の凍結速度が速く、下層部の凍結速度が遅いことから、その凍結速度の差分だけ凍結前の水溶液Sの中心位置よりバイアルBの底部に寄った下方となる。そして、この位置から水溶液Sが体積膨張を伴って最後に凍結し、その凍結に伴う体積膨張による押圧力が周囲の氷層の厚さおよびバイアルBの肉厚に応じた強度によって支えられることとなる。
【0010】
一方、図9に示すように、バイアルB内の水溶液Sが氷塊i1の浮かぶ半解凍状態から再凍結する場合には、氷の熱伝導度が水と比べて非常に大きいため、前述した全解凍状態から再凍結する場合に比べ、水溶液Sの上層部の凍結が非常に早く進行する。その結果、図9に示した水溶液Sの再凍結は、図10に示す途中段階を経て図11に示す最終段階へと進行するようになり、凍結した上層部の氷層i2と下層部の氷層i3と周辺部の氷層i5とに囲まれた水溶液S(図10参照)が最後に凍結する位置は、全解凍状態からの再凍結の場合よりもバイアルBの底部に一層近寄った下方の一点となる(図11参照)。この場合、全解凍状態から再凍結する場合に比べて下層部の氷層i3の厚さがかなり薄くなることから、未凍結の水溶液Sが最後に凍結する際の体積膨張による押圧力(図11の白抜き矢印参照)に比べてバイアルBの底部の強度が不足し、バイアルAの底部にクラックが発生するものと推測される。
【0011】
本発明は、このような従来技術の問題点に対応してなされたものであり、水溶液が再凍結する際に発生する容器底部の破損を未然に防止することができる凍結保存用容器を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
このような課題を解決するため、本発明に係る凍結保存用容器は、水溶液を凍結状態で保存するための容器であって、水溶液が凍結する際に氷柱が形成される核となる突起が容器底部の内面中央部に設けられていることを特徴とする。
【0013】
この凍結保存用容器では、水溶液が凍結する際、水溶液の上層部が凍結すると共に、水溶液の下層部も凍結し、その下層部の氷層の中央部に突起を核とする氷柱が形成される。そして、上層部の氷層、下層部の氷層および氷柱の凍結がそれぞれ進行すると、完全凍結の前段階で、まず、氷柱が上層の氷層に接触してこれらが一体化することとなる。氷柱が上層の氷層に一体化すると、氷柱の周囲に環状(ドーナツ状)に残留した未凍結の水溶液が凍結する際に、その体積膨張による押圧力が容器底部の内面中央部を除いた突起の周囲の環状部分に分散して加わることとなる。その結果、水溶液が凍結する際の容器底部の破損が未然に防止される。
【0014】
また、本発明に係る凍結保存用容器は、凍結状態と氷塊が浮かぶ半解凍状態とが繰り返される水溶液を収容して凍結状態で保存するための容器であって、氷塊が浮かぶ半解凍状態の水溶液が再凍結する際に氷柱が形成される核となる突起が容器底部の内面中央部に設けられていることを特徴とする。
【0015】
この凍結保存用容器では、氷塊が浮かぶ半解凍状態の水溶液が再凍結する際、水溶液の上層部が凍結して氷塊と一体化し、水溶液の下層部が凍結してその中央部に突起を核とする氷柱が形成される。そして、この氷柱が成長して氷塊と一体化することにより、氷塊および氷柱の周囲の水溶液が再凍結する際には、その体積膨張による押圧力が容器底部の内面中央部を除いた周囲の部分に分散して加わることとなる。その結果、氷塊が浮かぶ半解凍状態の水溶液が再凍結する際の容器底部の破損が未然に防止される。この態様では、押圧力の発生する部分が一層容器の底部側に近くなることから、本発明の効果がより顕著となる。
【0016】
本発明に係る凍結保存用容器は、バイアルとキャップを有する密封構造を備えているのが好ましい。この場合、バイアルの底部内面の中央部に突起が一体に形成される。
【0017】
本発明の凍結保存用容器において、突起の形状は特に限定されるものではないが、先端部を上方に向けた砲弾形は、座屈強度が高く、成形も容易であるので好ましい。この突起の突出長は、成形の容易さを考慮すると、容器底部の肉厚の1.5〜2.5倍が好ましく、また、この突起を核として形成される氷柱の長さを考慮すると、容器底部の肉厚の1.5〜2.5倍の範囲において、少なくとも10mm以上であるのが好ましい。また、強度の観点から、容器成形時の樹脂の射出口をこの部分に設けることも有利である。
【発明の効果】
【0018】
本発明に係る凍結保存用容器では、水溶液が凍結する際、水溶液の上層部が凍結すると共に、水溶液の下層部が凍結してその中央部に突起を核とする氷柱が形成される。そして、上層の氷層、下層の氷層および氷柱がそれぞれ成長して氷柱が上層の氷層に一体化すると、氷柱の周囲に環状に残留した未凍結の水溶液が凍結する際に、その体積膨張による押圧力が容器底部の内面中央部を除いた突起の周囲の環状部分に分散して加わることとなる。従って、本発明に係る凍結保存用容器によれば、水溶液が凍結する際の容器底部の破損を未然に防止することができる。
【0019】
また、本発明に係る凍結保存用容器では、氷塊が浮かぶ半解凍状態の水溶液が再凍結する際、水溶液の上層部が凍結して氷塊と一体化し、水溶液の下層部が凍結してその中央部に突起を核とする氷柱が形成される。そして、この氷柱が成長して氷塊と一体化することにより、氷塊および氷柱の周囲の水溶液が再凍結する際には、その体積膨張による押圧力が容器底部の内面中央部を除いた周囲の部分に分散して加わることとなる。従って、本発明に係る凍結保存用容器によれば、氷塊が浮かぶ半解凍状態の水溶液が再凍結する際に発生する容器底部の破損を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の一実施形態に係る凍結保存容器の縦断面図である。
【図2】一実施形態に係る凍結保存容器に収容された水溶液の半解凍状態を示す縦断面図である。
【図3】一実施形態に係る凍結保存容器に収容された半解凍状態の水溶液の再凍結初期の状態を示す縦断面図である。
【図4】一実施形態に係る凍結保存容器に収容された半解凍状態の水溶液の再凍結の途中段階を示す縦断面図である。
【図5】一実施形態に係る凍結保存容器に収容された半解凍状態の水溶液の再凍結の最終段階を示す縦断面図である。
【図6】一実施形態に係る凍結保存容器に収容された全解凍状態の水溶液の再凍結の最終段階を示す縦断面図である。
【図7】一実施形態の部分的変形例を示す図1に対応した縦断面図である。
【図8】従来例に係る凍結保存容器の縦断面図である。
【図9】従来例に係る凍結保存容器に収容された水溶液の半解凍状態を示す縦断面図である。
【図10】従来例に係る凍結保存容器に収容された水溶液の再凍結の途中段階を示す縦断面図である。
【図11】従来例に係る凍結保存容器に収容された水溶液の再凍結の最終段階を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、添付の図面を参照して本発明に係る凍結保存用容器の一実施形態を説明する。一実施形態の凍結保存用容器は、凍結状態と氷塊が浮かぶ半解凍状態が繰り返される水溶液を収容して凍結状態で保存するための容器であり、その凍結保存温度は、例えば−80〜−196℃である。
【0022】
図1に示すように、一実施形態の凍結保存用容器1は、口部2Aの外周にスクリュー2Bが一体に形成された透明なバイアル2と、このバイアル2の口部2Aに着脱自在に装着されるスクリューキャップ3とを備えた密封構造とされている。なお、スクリューキャップ3の内側天面には、密封性向上のための弾性体よりなるパッキンを設けてもよい。
【0023】
バイアル2は、例えば1リットル程度の容積を有し、その内径は90mm程度、肉厚は6mm程度である。このバイアル2は、例えばCZ(株式会社大協精工の登録商標)と呼称されるプラスチック素材により成形されており、低溶出性、高透明性、高耐熱性、低温特性、耐pH性、低透湿性、耐溶剤性、耐吸着性などの特性を備えている。
【0024】
ここで、バイアル2の底部の内面中央部には、氷塊が浮かぶ半解凍状態の水溶液が再凍結する際に氷柱が形成される核となる中実の突起2Cが一体に形成されている。この突起2Cは、例えば先端部を上方に向けた砲弾形に形成されており、その突出長は、バイアル2の底部の肉厚(例えば6mm)の1.5〜2.5倍の範囲であって、少なくとも10mm、例えば12mmに設定されている。また、突起1Cの基底部の直径は10mm程度に設定されている。
【0025】
以上のように構成された一実施形態に係る凍結保存用容器1は、凍結状態と氷塊が浮かぶ半解凍状態とが繰り返される水溶液、例えば、必要に応じて使用される試薬などの各種の水溶液を冷凍庫に貯蔵して−80〜−196℃の凍結状態で保存するために使用される。
【0026】
この凍結保存用容器1では、これに収容されて冷凍庫に貯蔵された凍結状態の水溶液を必要に応じて使用する場合、冷凍庫から凍結保存用容器1を取り出し、バイアル2に収容された凍結状態の水溶液Sを氷塊i1が浮かぶ半解凍状態まで解凍する(図2参照)。そして、スクリューキャップ3を取り外し、氷塊i1のまわりの溶解した水溶液Sの一部をバイアル2から抽出して使用に供した後、スクリューキャップ3を被せて凍結保存用容器1を冷凍庫に貯蔵し、バイアル2に収容された半解凍状態の水溶液Sを再凍結させる。
【0027】
ここで、図2に示したように氷塊i1が浮かぶ半解凍状態の水溶液SがバイアルB内で再凍結する際、一実施形態の凍結保存用容器1では、図3に示すように、水溶液Sの上層部が凍結してその氷層i2が氷塊i1と一体化する。また、バイアルBの底部が冷却されることで、その底部内面に接触する水溶液Sの下層部が凍結してその氷層i3の中央部に突起2Cを核とする氷柱i4が形成される。この場合、氷塊i1の熱伝導度が水溶液Sと比べて非常に大きいため、水溶液Sの上層部の凍結は下層部の凍結に比べて非常に早く進行することとなり、上層部の氷層i2は下層部の氷層i3に比べて厚く形成される。
【0028】
そして、凍結が進行すると、図4に示すように、氷柱i4が成長して氷塊i1と一体化すると共に、冷却されるバイアルBの周壁部内面に接触する周辺部の水溶液Sも凍結して氷層i5が形成される。凍結がさらに進行すると、上層部の氷層i2および周辺部の氷層i5がさらに成長することにより、未凍結の水溶液Sは、図5に示すように氷柱i4の周囲にドーナツ状に残留する。そして、凍結の最終段階では、氷柱i4の周囲にドーナツ状に残留した未凍結の水溶液Sが体積膨張を伴って再凍結することとなる。その際、凍結に伴う体積膨張による押圧力は、バイアル2の底部内面の突起2Cが形成されている中央部を除いた周囲の部分に分散して加わることとなる(図5の白抜き矢印参照)。
【0029】
従って、一実施形態の凍結保存用容器1によれば、氷塊i1が浮かぶ半解凍状態の水溶液Sが再凍結する際に発生することのあるバイアル2の底部の破損を未然に防止することができる。
【0030】
ここで、一実施形態の凍結保存用容器1は、凍結状態と全解凍状態とが繰り返される水溶液を凍結状態で保存するためにも使用することができる。この場合、バイアル2に収容された全解凍状態の水溶液Sが再凍結する際の最終段階(完全凍結の前段階)では、図6に示すように、上層の氷層i2、下層の氷層i3および氷柱i4がそれぞれ成長して氷柱i4が上層の氷層i2に一体化することにより、未凍結の水溶液Sが氷柱i4の周囲に環状(ドーナツ状)に残留する。その水溶液Sの残留位置は、水溶液Sの上層部の氷層i2の凍結速度が速く、下層部の氷層i3および氷柱i4の凍結速度が遅いことから、再凍結前の水溶液Sの中心位置よりバイアルBの底部に寄った下方となる。そして、氷柱i4の周囲に環状(ドーナツ状)に残留した未凍結の水溶液Sが最後に再凍結する際には、その体積膨張による押圧力がバイアル2の底部内面の突起2Cの周囲の環状部分に分散して加わる(図6の白抜き矢印参照)。
【0031】
従って、一実施形態の凍結保存用容器1によれば、全解凍状態の水溶液Sが再凍結する際に発生することのあるバイアル2の底部の破損を未然に防止することができる。
【0032】
本発明の凍結保存容器は、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、図1に示したスクリューキャップ3はゴムキャップに変更し、バイアル2の口部2Aはゴムキャップが装着される適宜の断面形状に変更することができる。
【0033】
また、図1に示したバイアル2の底部に形成される中実の突起2Cは、図7に示すような中空の突起2Dに変更することができる。
【符号の説明】
【0034】
1 …凍結保存用容器
2 …バイアル
2A…口部
2B…スクリュー
2C,2D…突起
3 …スクリューキャップ
i1…氷塊
i2…上層部の氷層
i3…下層部の氷層
i4…氷柱
i5…周辺部の氷層
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水溶液を凍結状態で保存するための容器であって、
水溶液が凍結する際に氷柱が形成される核となる突起が容器底部の内面中央部に設けられていることを特徴とする凍結保存用容器。
【請求項2】
凍結状態と氷塊が浮かぶ半解凍状態とが繰り返される水溶液を収容して凍結状態で保存するための容器であって、
氷塊が浮かぶ半解凍状態の水溶液が再凍結する際に氷柱が形成される核となる突起が容器底部の内面中央部に設けられていることを特徴とする凍結保存用容器。
【請求項3】
バイアルとキャップを有する密封構造を備え、バイアルの底部内面の中央部に前記突起が一体に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の凍結保存用容器。
【請求項4】
前記突起の形状が先端部を上方に向けた砲弾形であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の凍結保存用容器。
【請求項5】
前記突起の突出長が容器底部の肉厚の1.5〜2.5倍の範囲において、少なくとも10mm以上であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の凍結保存用容器。
【請求項1】
水溶液を凍結状態で保存するための容器であって、
水溶液が凍結する際に氷柱が形成される核となる突起が容器底部の内面中央部に設けられていることを特徴とする凍結保存用容器。
【請求項2】
凍結状態と氷塊が浮かぶ半解凍状態とが繰り返される水溶液を収容して凍結状態で保存するための容器であって、
氷塊が浮かぶ半解凍状態の水溶液が再凍結する際に氷柱が形成される核となる突起が容器底部の内面中央部に設けられていることを特徴とする凍結保存用容器。
【請求項3】
バイアルとキャップを有する密封構造を備え、バイアルの底部内面の中央部に前記突起が一体に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の凍結保存用容器。
【請求項4】
前記突起の形状が先端部を上方に向けた砲弾形であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の凍結保存用容器。
【請求項5】
前記突起の突出長が容器底部の肉厚の1.5〜2.5倍の範囲において、少なくとも10mm以上であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の凍結保存用容器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2011−162242(P2011−162242A)
【公開日】平成23年8月25日(2011.8.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−28755(P2010−28755)
【出願日】平成22年2月12日(2010.2.12)
【出願人】(000149000)株式会社大協精工 (31)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年8月25日(2011.8.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年2月12日(2010.2.12)
【出願人】(000149000)株式会社大協精工 (31)
【Fターム(参考)】
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