JP6147221B2 - 低温保管庫及び低温保管システム - Google Patents

Description

本発明は、低温下で保管対象を保管する低温保管庫及び低温保管システムに関し、特に、液体窒素等で冷却した−１９０℃等の超低温下で、医学、生物工学及び薬学において薬剤を発見したり設計したりするプロセスにおいて用いられる創薬用試料を保管する低温保管庫及び低温保管システムに関する。

従来、試料を収容した容器を保管対象として低温で保管する低温保管システムとして、容器を複数保持した保管トレーを縦方向に複数収容する保管ラックと、保管ラックを複数格納する−８０℃以下の低温保管庫（低温格納室）と、低温保管庫に隣接して設けられた外部環境よりも低温な作業室と、作業室に隣接して設けられた入出庫室と、作業室内に設けられ保管トレーを搬送するとともに保管ラックに出し入れするプレート搬送機構と、作業室に設けられ保管トレーから容器を個別に取り出し可能なピックアップ機構とを備えた低温保管システムが知られている（例えば特許文献１参照。）。

プレート搬送機構は、保管ラックを低温保管庫から作業室に個別に出し入れする保管ラック移動手段と、保管トレーを保管ラックから個別に出し入れする保管トレー移動手段とを有するとともに、作業室内を移動可能に構成されている。

この特許文献１の低温保管システムでは、所望する容器を低温保管庫から取り出す際に、容器を複数保持した保管トレーが複数収容された保管ラックを低温保管庫から抜き出した後、作業室において、保管ラックから保管トレーを取り出し、当該保管トレーから所望の容器を取り出す。

特開２０１２−５６７３０号公報

ところが、特許文献１の低温保管システムでは、所望の容器を低温保管庫から取り出す際に、保管ラックを低温保管庫から抜き出す必要があることから、所望しない保管トレーや容器も併せて低温保管庫から作業室に取り出され、低温保管庫よりも室温が高い作業室において、所望の容器以外の容器も温度が上昇することになる。
その結果、容器に収容された試料の品質が劣化する恐れがあるとともに、温度が上昇した保管ラックを低温保管庫に戻した際に低温保管庫の温度が上昇し、低温保管庫を冷却するための冷却材に多大なコストを必要とするという問題があった。

上述した問題は、液体窒素等の冷却材によって低温保管庫の室温を−１９０℃等の超低温に設定した場合には、低温保管庫の室温と作業室の室温との間の温度差が大きいことから、一層顕著になる。

本発明は、これらの問題点を解決するものであり、簡便な構造で、保管対象の品質劣化を防止するとともに、冷却材に係るコストを低減する低温保管庫及び低温保管システムを提供することを目的とするものである。

本発明に係る低温保管庫は、開口部と、内部に保管対象を直接あるいは保管対象を収容した保管ラックを載置可能な保管トレーと、前記保管トレーを保持する複数の保持棚とを備えた低温保管庫であって、前記複数の保持棚が、前記保管トレーの面と垂直な縦方向に複数段、かつ、横方向に並ぶように設けられ、少なくとも縦方向の開口部から最も遠い段以外の各段には、前記保管トレーの縦方向の通過を許容する少なくとも１つの通過部が設けられ、前記開口部に最も近い段の通過部よりも開口部側に、前記保管トレーを位置決めする位置決め部が設けられ、前記位置決め部は、前記保管トレーを下方から当接して位置決めするように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
また、本発明に係る低温保管システムは、開口部と、内部に保管対象を直接あるいは保管対象を収容した保管ラックを載置可能な保管トレーと、前記保管トレーを保持する複数の保持棚とを備えた低温保管庫と、前記開口部から内部に挿入され保管トレーを移送する移送手段とを有する低温保管システムであって、前記複数の保持棚が、前記保管トレーの面と垂直な縦方向に複数段、かつ、横方向に並ぶように設けられ、少なくとも縦方向の開口部から最も遠い段以外の各段には、前記保管トレーの縦方向の通過を許容する少なくとも１つの通過部が設けられ、前記移送手段が、前記保管トレーの底面を支持する支持腕部と、前記支持腕部を縦方向に移動させる縦移動機構と、前記支持腕部を横方向に移動させる横移動機構を有し、前記開口部に最も近い段の通過部よりも開口部側に、位置決め部が設けられ、前記位置決め部は、前記縦移動機構が前記支持腕部に支持された保管トレーを開口部側に押し付けた際に、前記保管トレーを位置決めするように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。

請求項１に係る低温保管庫によれば、複数の保持棚が縦方向に複数段、かつ、横方向に並ぶよう設けられ、少なくとも縦方向の開口部から最も遠い段以外の各段には、保管トレーの縦方向の通過を許容する少なくとも１つの通過部が設けられていることにより、縦、横に多数配置された保持棚に支持された任意の場所の保管トレーを、１枚ずつ低温保管庫内から出すことなく通過部を通して開口部まで、また、その逆方向の移送を行うことが可能となり、保管対象の充分な保管量を確保しつつ、簡便な構造で、所望の保管対象のみを低温保管庫から取り出すことができる。
その結果、所望の保管対象以外の保管対象が低温保管庫から取り出されて温度が上昇することを回避し、保管対象の品質劣化を防止できるとともに、温度が上昇した保管対象を低温保管庫内に戻すことによる低温保管庫の庫内温度の上昇を防止し、低温保管庫内を冷却する冷却材に係るコストを低減できる。
また、開口部に最も近い段の通過部よりも開口部側に、保管トレーを位置決めする位置決め部が設けられ、位置決め部は、保管トレーを下方から当接して位置決めするように構成されていることにより、保管トレーを開口部から低温保管庫外に出すことなく正確に位置決めして、保管トレー上の保管対象に対してピッキング等の作業を行うことが可能となり、所望の保管対象のみを低温保管庫から取り出すことができる。

請求項２に記載の構成によれば、各段の通過部が、前記開口部と横方向の同一位置に設けられていることにより、開口部と任意の保持棚との間の保管トレーの移送経路が単純化され、移送のための機構やその制御を簡素化することが可能となる。
請求項３に記載の構成によれば、複数の保持棚が、前記保管トレーの２側面を載置する複数の桁部材で構成されていることにより、保持棚の構造が簡便化されるとともに、保管トレーを下方からすくって上方に持ち上げることが可能となる。
請求項４に記載の構成によれば、各段が複数の保持棚を円周状に並べて構成され、桁部材が円筒状の壁部材から内周側に延びるように設けられていることにより、低温保管庫の内部円筒形状に合わせて、簡単な構成で保持棚を形成することが可能となる。

請求項５に係る低温保管システムによれば、移送手段が、保管トレーの底面を支持する支持腕部と、支持腕部を縦方向に移動させる縦移動機構と、支持腕部を横方向に移動させる横移動機構を有することにより、縦、横に多数配置された保持棚に支持された任意の場所の保管トレーを、移送手段によって自動的に、１枚ずつ低温保管庫内から出すことなく通過部を通して開口部まで、また、その逆方向の移送を行うことが可能となる。
また、開口部に最も近い段の通過部よりも開口部側に、保管トレーを位置決めする位置決め部が設けられ、縦移動機構が支持腕部に支持された保管トレーを開口部側に押し付けて保管トレーを位置決めすることにより、移送手段の動作のみで保管トレーを開口部から低温保管庫外に出すことなく正確に位置決めすることが可能となり、位置決めされた保管トレー上に載置された保管対象に対してピッキング等の作業を行い、保管トレーを低温保管庫外に出すことなく所望の保管対象のみを低温保管庫から取り出すことができる。
請求項６に記載の構成によれば、開口部から内部に移載用ラックを挿入するラック挿入手段を有することにより、位置決め部に位置決めされた保管トレーと開口部から内部に移載用ラックとの間での保管対象のピッキング作業を行うことで、ピッキング作業中に保管対象を一切低温保管庫外に出すことがなく、さらに保管対象の品質劣化を防止するができる。

本発明の第１実施形態に係る低温保管システムの概略斜視図。 図１に示す低温保管システムの正面図。 図１に示す低温保管システムの側面図。 図１に示す低温保管システムの平面図。 図１に示す低温保管システムの開口扉を開いた斜視図。 図１に示す低温保管システムの開口扉を開いた平面図。 図１に示す低温保管システムの内部透視の側面図。 図１に示す低温保管システムの棚部材の説明図。 図１に示す低温保管システムの位置決め部材の説明図。 図１に示す低温保管システムの移送動作時の内部説明図。 図１に示す低温保管システムの移送動作時の断面説明図。 図１に示す低温保管システムの位置決め時の断面拡大説明図。 本発明の第２実施形態に係る低温保管システムの概略斜視図。 図１３の低温保管庫内部の概略斜視図。 図１３に示す低温保管システムの内部透視の側面図。 本発明の第２実施形態に係る低温保管システムの移送動作説明図。

本発明の低温保管庫は、開口部と、内部に保管対象を直接あるいは保管対象を収容した保管ラックを載置可能な保管トレーと、前記保管トレーを保持する複数の保持棚とを備えた低温保管庫であって、複数の保持棚が保管トレーの面と垂直な縦方向に複数段、かつ、横方向に並ぶように設けられ、少なくとも縦方向の開口部から最も遠い段以外の各段には、保管トレーの縦方向の通過を許容する少なくとも１つの通過部が設けられ、開口部に最も近い段の通過部よりも開口部側に、前記保管トレーを位置決めする位置決め部が設けられ、位置決め部は、保管トレーを下方から当接して位置決めするように構成され、また、本発明に係る低温保管システムは、開口部と、内部に保管対象を直接あるいは保管対象を収容した保管ラックを載置可能な保管トレーと、前記保管トレーを保持する複数の保持棚とを備えた低温保管庫と、開口部から内部に挿入され保管トレーを移送する移送手段とを有する低温保管システムであって、複数の保持棚が、保管トレーの面と垂直な縦方向に複数段、かつ、横方向に並ぶように設けられ、少なくとも縦方向の開口部から最も遠い段以外の各段には、保管トレーの縦方向の通過を許容する少なくとも１つの通過部が設けられ、移送手段が、保管トレーの底面を支持する支持腕部と、支持腕部を縦方向に移動させる縦移動機構と、支持腕部を横方向に移動させる横移動機構を有し、開口部に最も近い段の通過部よりも開口部側に、位置決め部が設けられ、位置決め部は、縦移動機構が支持腕部に支持された保管トレーを開口部側に押し付けた際に、保管トレーを位置決めするように構成され、簡便な構造で、保管対象の品質劣化を防止するとともに、冷却材に係るコストを低減するものであれば、その具体的な実施の態様は、いかなるものであっても何ら構わない。

本発明の第１実施形態である低温保管システムは、図１乃至図１２に示すように、開口部１１１と内部に保管トレーＰを保持する複数の保持棚１１２とを備えた低温保管庫１１０と、開口部１１１から内部に挿入され保管トレーＰを移送する移送手段１２０とを有している。
低温保管庫１１０は円筒形状に形成され、上方に扇型の開口部１１１が設けられ扉開口機構（図示せず）により開閉される開口部扉１１６が設けられている。
低温保管庫１１０の内部には、円筒状の壁部材から内周側に延びる複数の桁部材１１５で、保管トレーＰの２側面を載置する複数の保持棚１１２と保管トレーＰの縦方向の通過を許容する１箇所の通過部１１３を形成した棚部材１１７が、縦方向に複数段設けられている。
また、各段の棚部材１１７は、通過部１１３が開口部１１１の下方に縦方向に揃うよう配置されている。
さらに、最上段には、開口部１１１の下方に、保管トレーＰを下方から当接して位置決めする位置決め部１１４のみを形成した棚部材１１７が設けられている。

移送手段１２０は、保管トレーＰの底面を支持する支持腕部１２１と、支持腕部１２１を縦方向に移動させる縦移動機構１２２と、支持腕部１２１を回転させて横移動させる回転機構１２３を有している。
縦移動機構１２２は、支持腕部１２１を最下端に有する伸縮部１２５と、伸縮部１２５の正確な縦移動をガイドする縦移動ガイド１２４からなる。
伸縮部１２５の駆動機構は、いかなるものであってもよい。
例えば、上下スペースが少なくてすむ噛み合いチェーンを用いたもの等が好ましい。
保管トレーＰは、例えば図１１、図１２に示すように、多数のマイクロチューブＴを直接収容保持するように構成されていてもよく、別途のラック等を載置できるステージを備えたものであってもよい。

以上のように構成された、本実施形態の低温保管システム１００の動作について、一例として、低温保管庫１１０の最下段に保管された保管トレーＰを位置決め部１１４まで移送して位置決めする場合について説明する。
各段の上下の桁部材１１５の間隔は、支持腕部１２１が多数のマイクロチューブＴを保持した保管トレーＰを支持したまま、各保持棚１１２の多数のマイクロチューブＴを保持した保管トレーＰの上方を通過できるように設定されている。
まず、縦移動機構１２２によって、支持腕部１２１が開口部１１１の上方から挿入され、各段の通過部１１３を通過して最下段の桁部材１１５の下方位置まで下降する。
次に、回転機構１２３によって、支持腕部１２１が最下段の桁部材１１５の下方を通過して、目的とする保管トレーＰの直下位置まで移動する。
次に、縦移動機構１２２によって、支持腕部１２１が最下段の桁部材１１５の上方位置まで上昇して保管トレーＰを載置する。

次に、回転機構１２３によって、支持腕部１２１が保管トレーＰを支持したまま最下段の桁部材１１５と一段上の桁部材１１５の間を通過して、通過部１１３の位置まで移動する。

次に、縦移動機構１２２によって、支持腕部１２１が保管トレーＰを支持したまま上昇し（上昇途中を図１０、図１１に示す）、保管トレーＰの上面が位置決め部１１４に当接して、保管トレーＰが低温保管庫１１０内で位置決め固定される（図７、図１２）。
この状態で、ラック挿入手段１３０により、開口部１１１からラックＲが低温保管庫１１０内に挿入され、ピッキング手段１４０により、保管トレーＰから必要なマイクロチューブＴがラックＲに移載され、あるいは、ラックＲからマイクロチューブＴを保管トレーＰに移載することができる。
保管トレーＰを任意の保持棚１１２に載置する場合は、上記と逆の動作となる。
なお、ラック挿入手段１３０を設けずに、低温保管庫１１０の内外でピッキング動作を行ってもよく、また、位置決め部１１４を可動式等に構成し、保管トレーＰを低温保管庫１１０の外まで搬出可能としてもよい。

本発明の第２実施形態である低温保管システムは、図１３乃至図１５に示すように、開口部２１１と内部に保管トレーＰを保持する複数の保持棚２１２とを備えた低温保管庫２１０と、開口部２１１から内部に挿入され保管トレーＰを移送する移送手段２２０とを有している。
低温保管庫２１０は矩形状に形成され、上方にＴ字状の開口部２１１が設けられている。
開口部２１１の短辺方向に延びる部分が、後述する移送手段２２０の支持腕部２２１が挿入されるための開口であり、長辺方向に延びる部分（２１１ｂ）が、支持腕部２２１が挿入された状態で移送手段２２０の縦移動機構２２２が横方向に移動するための開口である。
本実施形態では、扉開口機構（図示せず）により開閉される開口部扉２１６が、それぞれの部分に独立して設けられている。

低温保管庫２１０の内部には、図１４、図１５に示すように、保管トレーＰの２側面を載置する複数の桁部材２１５で構成される複数の保持棚２１２が、縦方向に複数段（図１５の２点鎖線で示す。）、かつ、横方向に並ぶように設けられている。
また、開口部２１１の下方には、保管トレーＰの縦方向の通過を許容する通過部２１３が各段に設けられている。
本実施例形態では、複数の桁部材２１５が長辺側の両方の内壁部から内側に向かって平行に延びるように設けられ、複数の保持棚２１２及び通過部２１３が短辺方向にも並列に構成されている。
さらに、開口部２１１の下端には、保管トレーＰを下方から当接して位置決めする位置決め部２１４が設けられている。
移送手段２２０は、保管トレーＰの底面を支持する支持腕部２２１と、支持腕部２２１を縦方向に移動させる縦移動機構２２２と、支持腕部２２１を横方向に移動させる横移動機構２２３を有している。
縦移動機構２２２は、支持腕部２２１を最下端に有する伸縮部２２５と、伸縮部２２５の正確な縦移動をガイドする縦移動ガイド２２４からなる。
伸縮部２２５の駆動機構は、いかなるものであってもよい。

本実施形態では、横移動機構２２３は、縦移動機構２２２全体を低温保管庫２１０の長辺方向に移動させるように構成されている。
また、支持腕部２２１は、短辺方向にも並列に設けられた両方の保持棚２１２に保持された保管トレーＰを同時に支持できるよう、短辺方向の両側に張り出すように設けられている。
保管トレーＰは、多数のマイクロチューブＴを直接収容保持するように構成されていてもよく、別途のラック等を載置できるステージを備えたものであってもよい。
また、第１実施形態と同様に、ラック挿入手段、ピッキング手段を設けてもよい。

以上のように構成された、本実施形態の低温保管システム２００の動作について、一例として、低温保管庫２１０の最下段の最左列に保管された保管トレーＰを位置決め部２１４まで移送して位置決めする場合について、図１６に基づいて説明する。
各段の上下の桁部材２１５の間隔は、支持腕部２２１が多数のマイクロチューブＴを保持した保管トレーＰを支持したまま、各保持棚２１２の多数のマイクロチューブＴを保持した保管トレーＰの上方を通過できるように設定されている。
まず、縦移動機構２２２によって、支持腕部２２１が開口部２１１の上方から挿入され、各段の通過部２１３を通過して最下段の桁部材２１５の下方位置まで下降する（図１６ａ−ｂ）。

次に、横移動機構２２３によって、支持腕部２２１が最下段の桁部材２１５の下方を通過して、最左列に保管された保管トレーＰの直下位置まで移動する（図１６ｂ−ｃ）。
次に、縦移動機構２２２によって、支持腕部２２１が最下段の桁部材２１５の上方位置まで上昇して保管トレーＰを載置する（図１６ｃ−ｄ）。
次に、横移動機構２２３によって、支持腕部２２１が保管トレーＰを支持したまま最下段の桁部材２１５と一段上の桁部材２１５の間を横方向に通過して、通過部２１３の位置まで移動する（図１６ｄ−ｅ）。
次に、縦移動機構２２２によって、支持腕部２２１が保管トレーＰを支持したまま上昇し、保管トレーＰの上面が位置決め部２１４に当接して、保管トレーＰが低温保管庫２１０内で位置決め固定される（図１６ｅ−ｆ）。
この状態で、第１実施形態と同様に、マイクロチューブＴの移載が行われる。

保管トレーＰを任意の保持棚２１２に載置する場合は、上記と逆の動作となる。
なお、長辺側の開口部扉２１６は、移送手段２２０の位置に応じて適宜開閉することで、低温保管庫２１０内の温度上昇を抑制し冷却材に係るコストを低減することが可能である。
また、位置決め部２１４を可動式等に構成し、保管トレーＰを低温保管庫２１０の外まで搬出可能としてもよい。

１００、２００ ・・・ 低温保管システム
１１０、２１０ ・・・ 低温保管庫
１１１、２１１ ・・・ 開口部
１１２、２１２ ・・・ 保持棚
１１３、２１３ ・・・ 通過部
１１４、２１４ ・・・ 位置決め部
１１５、２１５ ・・・ 桁部材
１１６、２１６ ・・・ 開口部扉
１１７ ・・・ 棚部材
１２０、２２０ ・・・ 移送手段
１２１、２２１ ・・・ 支持腕部
１２２、２２２ ・・・ 縦移動機構
１２３、２２３ ・・・ 回転機構（横移動機構）
１２４、２２４ ・・・ 縦移動ガイド
１２５、２２５ ・・・ 伸縮部
１３０ ・・・ ラック挿入手段
１４０ ・・・ ピッキング手段
Ｐ ・・・ 保管トレー
Ｔ ・・・ マイクロチューブ
Ｒ ・・・ 移載用ラック

Claims (6)

1. 開口部と、内部に保管対象を直接あるいは保管対象を収容した保管ラックを載置可能な保管トレーと、前記保管トレーを保持する複数の保持棚とを備えた低温保管庫であって、
   前記複数の保持棚が、前記保管トレーの面と垂直な縦方向に複数段、かつ、横方向に並ぶように設けられ、
   少なくとも縦方向の開口部から最も遠い段以外の各段には、前記保管トレーの縦方向の通過を許容する少なくとも１つの通過部が設けられ、
   前記開口部に最も近い段の通過部よりも開口部側に、前記保管トレーを位置決めする位置決め部が設けられ、
   前記位置決め部は、前記保管トレーを下方から当接して位置決めするように構成されていることを特徴とする低温保管庫。
2. 前記各段の通過部が、前記開口部と横方向の同一位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の低温保管庫。
3. 前記複数の保持棚が、前記保管トレーの２側面を載置する複数の桁部材で構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の低温保管庫。
4. 前記各段が、複数の保持棚を円周状に並べて構成され、
   前記桁部材が、円筒状の壁部材から内周側に延びるように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の低温保管庫。
5. 開口部と、内部に保管対象を直接あるいは保管対象を収容した保管ラックを載置可能な保管トレーと、前記保管トレーを保持する複数の保持棚とを備えた低温保管庫と、前記開口部から内部に挿入され保管トレーを移送する移送手段とを有する低温保管システムであって、
   前記複数の保持棚が、前記保管トレーの面と垂直な縦方向に複数段、かつ、横方向に並ぶように設けられ、
   少なくとも縦方向の開口部から最も遠い段以外の各段には、前記保管トレーの縦方向の通過を許容する少なくとも１つの通過部が設けられ、
   前記移送手段が、前記保管トレーの底面を支持する支持腕部と、前記支持腕部を縦方向に移動させる縦移動機構と、前記支持腕部を横方向に移動させる横移動機構を有し、
   前記開口部に最も近い段の通過部よりも開口部側に、位置決め部が設けられ、
   前記位置決め部は、前記縦移動機構が前記支持腕部に支持された保管トレーを開口部側に押し付けた際に、前記保管トレーを位置決めするように構成されていることを特徴とする低温保管システム。
6. 前記開口部から内部に移載用ラックを挿入するラック挿入手段と、
   前記位置決め部に位置決めされた保管トレーと前記開口部から内部に挿入された移載用ラックの間で、保管対象の移載を行うピッキング手段とを有することを特徴とする請求項５に記載の低温保管システム。

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