CN114814260A - 自动化储库模块 - Google Patents

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M·萨尔韦蒂
R·阿弗莱克
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Abstract

本发明提供了低温储存系统，该低温储存系统提供样品在低温环境中的自动化储存与取回、以及单独样品在低温环境之间的自动化转移。储存的样品被维持在低温温度阈值下、同时还能够触及这些样品。可以通过扫描各个样品的条形码来规整并跟踪这些样品。实施例还可以包括多个储存储库、并且提供单独样品在这些储存储库之间以及在储存储库与可移除低温储存装置之间的转移。

Description

自动化储库模块
本申请是申请日为2016年7月12日、申请号为201680042503.2(国际申请号：PCT/US2016/041916)、发明名称为“自动化储库模块”的发明专利申请的分案申请。
相关申请
本申请要求于2015年7月20日提交的美国临时申请号62/194,621的权益。上述申请的全部内容通过援引并入本文。
背景技术
低温保存是在长期储存中维持生物物质完好性所必需的过程。在足够低的温度下，此类物质的所有化学过程和生物功能被有效地停止，从而允许它们在几乎任何时间长度内被安全地储存。低温储存杜瓦瓶通过提供绝热和受控的低温环境来容纳许多生物样品或其他样品，实现了这种储存。在典型的储存杜瓦瓶中，将样品装载到架或托盘中，每个架或托盘都保持若干样品。从杜瓦瓶的低温环境中手动移除架或托盘，将该架或托盘呈现给使用者，以便从储存杜瓦瓶移除样品或者向储存杜瓦瓶添加样品。
发明内容
本发明的示例性实施例提供样品在低温环境下的自动化储存与取回、以及单独样品在多个低温环境之间的自动化转移。实施例可以提供始终将样品维持在低温温度阈值(例如，-134℃)下、同时还始终能够触及样品。可以通过扫描各个样品的条形码来规整并跟踪这些样品。实施例还可以包括多个储存储库、并且提供单独样品在这些储存储库之间以及在储存储库与可移除低温储存装置之间的转移。
在一个实施例中，低温储存系统包括一个或多个储存储库，储存储库用于将多个样品储存在低温环境下。样品搬运模块被配置成用于将单独样品在该储存储库的低温环境与另一个低温环境之间自动转移，该另一个低温环境可以是可移除的储存装置或进一步的储存单元所包含的。该样品搬运模块可以将样品快速移动穿过非低温环境、同时将该样品维持在低温温度阈值下。
附图说明
根据本发明的示例实施例的以下更具体的说明，上述内容将是明显的，如在附图中所展示的，其中贯穿不同的视图，相同的附图标记是指相同的部分。所述图不一定是按比例绘制，而是着重展示本发明的实施例。
图1A-C展示了一个实施例中的自动化低温储存系统。
图2是图1A-C的实施例内的室的所产生制冷的示意性展示。
图3是另外的实施例中的包括控制器的低温储存系统的框图。
图4是展示了一个实施例中的转移单独样品的过程的流程图。
图5A-B展示了一个实施例中的低温储存储库。
图6是被适配成用于在低温储存储库内支撑样品的储存架的框图。
图7A-B展示了另外的实施例中的储存架。
图8A-B展示了储存架的轴部。
图9展示了在储存架内支撑样品的储存托盘。
图10展示了包括运动学销钉的储存托盘。
图11展示了一个实施例中的单独样品。
图12展示了储存托盘在储存架的搁板上的安排。
图13A-B展示了一个实施例中的用于在储存储库内转移储存托盘的竖直往复装置。
图14A-B进一步详细展示了竖直往复装置。
图15展示了储存储库的顶部。
图16A展示了储存储库在盖子被移除时的自上而下视图，包括用于样品转移的储存托盘的对接。
图16B是对接的托盘的示意性侧视展示。
图17A-C展示了一个实施例中的储存储库的盖子部分。
图18展示了一个实施例中的储存储库的外部顶部，包括马达，其中盖子被移除。
图19是一个实施例中用于从储存储库取回样品的过程的流程图。
图20A-M是如图19所示的用于取回样品的过程的示意性展示。
图21是一个实施例中的制冷系统的示意性展示。
图22展示了储库内由制冷系统提供的冷却。
图23A-B是根据一个实施例的自动低温储存系统的示意性展示，该低温储存系统包括具有样品转移机器人的样品搬运模块。
图24是根据所披露的示例性实施例的多个方面的自动低温储存系统的截面展示，该低温储存系统包括具有样品转移机器人的样品搬运模块，该样品转移机器人被配置成用于进入两种低温储存环境。
图25是根据所披露的示例性实施例的多个方面的样品搬运模块的示意性展示，该样品搬运模块具有开放的外部舱口以示出内部细节。
图26A-B分别是根据所披露的示例性实施例的多个方面的抓器的透视图和截面视图，该抓器被配置成附接至样品转移机器人的末端上。
图27是根据所披露的实施例的多个方面的储库出入门及相关联部件的透视图。
图28是根据所披露的实施例的多个方面的储库出入盖件以及锁定接口的透视图。
图29是根据所披露的实施例的多个方面的抓器的图片，该抓器被配置成用于与图28的储库出入门上的锁定接口连接。
图30A-D是根据所披露的实施例的多个方面的抓器的截面展示，该抓器从托盘中移除单独样品管。
图31A-B是根据所披露实施例的多个方面的可移除低温储存装置的展示。
图32A-D是根据所披露实施例的多个方面的在样品搬运模块与可移除低温储存装置之间的接口的展示。
图33A-D是根据所披露实施例的多个方面的在样品搬运模块与低温储存储库之间的接口的展示。
图34是根据所披露实施例的多个方面的样品转移机器人的展示，该样品转移机器人被配置成用于在两个低温储存储库之间转移单个样品托盘。
图35是根据所披露实施例的多个方面的具有样品搬运模块的自动低温储存系统的温度控制机构的简图。
图36A-B是根据所披露实施例的多个方面的自动低温储存系统的展示，该低温储存系统具有带有开放的维护舱口的样品搬运模块。
图37A是根据所披露实施例的多个方面的自动低温储存系统的展示，该低温储存系统具有带有低温冷阱的样品搬运装置，该低温冷阱被配置成用于控制相同搬运环境中的湿度水平。
图37B是根据所披露实施例的多个方面的与打开和关闭图32A的维护舱口以及添加图33A的低温冷阱系统的效果相关联的露点随时间变化的图形。
图38A-D是四阶段灾难恢复方法的流程图。
图39是用于超低温环境的相机模块的示意图。
图40是替代性支架实施例的展示。
图41是具有图40的替代性支架的低温储存储库的展示。
图42是包括低温储存储库的完整拆卸的灾难恢复操作的展示。
具体实施方式
图1A-C展示了一个实施例中的自动化低温储存系统100。图1A示出了系统100的顶部前视图，该系统包括第一储存储库110A、第二储存储库110B、以及样品搬运模块(SHM)120。SHM 120进一步包括外部端口130A-B。储存储库110A-B各自用于将大量(例如，25000个)样品(例如，容纳在密封小瓶中的生物学或化学样品)储存在低温环境下，由此将这些样品维持低于相应玻璃化转变温度TG。SHM 120连接至第一和第二储存储库110A-B和外部端口130A-B上，容置了可移除低温储存装置的装置(例如，下述便携式低温工作站)可以与这些外部端口对接。SHM 120还可以促进样品在储存储库110A-B之间、或者在外部端口130A-B之间的转移。在替代性实施例中，系统100可以包括单个储存储库110、超过两个储存储库110、或任意数量的外部端口130。
图1B展示了系统100的等距视图。在此，储存储库110A和110B各自的制冷剂端口117A和117B更加清晰可见。制冷剂端口117A-B连接至用于将进入的制冷剂导向系统100的制冷剂供应装置(例如，一个或多个氮气罐，未示出)上。另外，SHM 120包括将储存储库110A-B相连并且容置SHM 120的下文进一步详细描述的附加部件的外壳122。
图1C提供了系统100在外壳122被移除时的自上而下视图，包括在SHM 120的外壳122内部的部件。具体而言，样品在储存储库110A-B的任意组合与对接在外部端口130A-B处的装置(例如，便携式低温工作站)之间。机械臂150经由外壳122的底板处的相应开口来进入储存储库110A-B和外部端口130A-B。确切地，开口135A-B使机械臂能够分别进入对接在外部端口130A-B处的装置。开口135A-B可以被可移除盖件(未示出)固定并密封。另外，每个储存储库110A-B经由相应开口170A-B连接至外壳122上，在不进行转移时这些开口各自被相应盖件160A-B固定并密封。在外壳122外部，储存储库110A-B中的每一个包括用于在储库110A-B内驱动样品转移的相应一组马达115A-B。这组马达115A-B可以被定位在相应储存储库110A-B之外，以将马达115A-B的温度敏感部件与储存储库110A-B内的低温环境隔离、并且允许在不扰乱低温环境的情况下维修和更换马达115A-B。
图1C中展示了在样品178的转移过程中的系统100。为了实现这种转移，已经移除储存储库110A的盖件160A并将其放在盖件寄存处165。储库110A将容纳单独样品178的托盘175升高至外壳122的开口170A。因此，机械臂150可以选择并移除这些单独样品178中的单个样品并且将样品178转移至对接在外部端口130A-B之一处的装置、或转移至其他储存储库110B。相反，机械臂150还可以将单独样品178从外部端口130A-B中的任一个或其他储存储库110B转移至托盘175。
图2是系统100内的示例性目标制冷水平的示意性展示。储存储库110A(以及储存储库110B，未示出)可以维持低温环境，比如-150℃的温度。相比之下，SHM 120的外壳122可以维持具有与环境温度相当的温度的非低温环境、并且可以进一步控制该环境以减少外壳122内的水分。替代性地，外壳122内的环境可以被冷却到低于环境温度，比小于约5℃。外部端口130A(以及端口130B，未示出)同样可以维持非低温环境(例如，约20℃的温度)。然而，对接在外部端口130A处的装置(例如，便携式低温工作站190)可以维持内部低温环境以储存样品178。
图3是另外的实施例中的低温储存系统300的框图。系统300可以包括以上参考图1-2所描述的低温储存系统100的特征(包括SHM 120和储存储库110A-B)，并且还包括控制器180。控制器180可以连通性地联接到SHM 120和储存储库110A-B，并且通常控制每一个的一些或全部操作。例如，控制器180可以控制储存储库110A-B移动每个储库110A-B内的样品托盘175，从而呈现给定的样品178以供取回。控制器180还可以控制SHM 120以将样品178在储存储库110A-B与外部端口130A-B之间转移。除了控制样品178的转移之外，控制器180还可以监测并且控制SHM 120和储存储库110A-B的制冷水平和湿度水平、并且可以控制其他操作(比如校准机械部件、标识样品、以及故障或灾难恢复)。另外，控制器180可以维护数据库185，该数据库存储了关于储存在储存储库110A-B内的样品178的信息，包括每个样品178在储存储库110A-B内的位置。控制器180可以响应于样品178转移进入或离开储存储库110A-B而更新数据库185。
为了提供此类控制操作，控制器180可以包括适合的计算机硬件和软件资源，比如一个或多个计算机工作站和被配置用于与SHM 120和储存储库110A-B进行通信的接口。控制器180还可以包括允许用户监视系统300并且监视和/或启动系统300的上述操作的接口(例如，工作站)。
图4是展示了转移单独样品178的过程400的流程图，该过程可以由上文参照图1-3所描述的系统100、300中的任一个来执行。参考图3，控制器180可以接收一个或多个待转移的样品178的样品标识符(ID)和既定目的地(410)。对于每个待转移的样品，控制器180可以访问数据库185以确定样品178的当前位置(起点)，包括样品在储存储库110A-B之一内或便携式制冷工作站190(图2)内的地址(420)。基于所确定的样品178的起点和目的地，控制器180于是可以确定将进行的转移的类型(430)：便携式低温工作站到储库的转移(440)、储库到便携式低温工作站的转移(450)、或储库到储库的转移(460)。在替代性实施例中，还可以完成便携式低温工作站到便携式低温工作站的转移。
对于便携式低温工作站到储库的转移(440)，控制器在储存储库110A-B之一内选择目的地地址(442)。该地址可以指示给定储存储库110A-B内的给定托盘175与槽。对于储库到便携式低温工作站的转移(450)，控制器180可以在便携式低温工作站190内选择目的地槽(452)。对于储库到储库的转移(460)，控制器在目的地储存储库110A-B内选择地址(462)。控制器180可以更新数据库185，以指示在储存储库110A-B或便携式低温工作站190内的目的地地址的选择。
对于所有的样品转移，起点和目的地均经历相应操作以准备好转移的起点和目的地(470)。对于储库110A-B，控制器180可以命令储库110A-B向SHM 120呈现容纳样品178的托盘175或样品槽。同样，可以在外部端口130A-B内升高便携式低温工作站190以将其外壳暴露给SHM 120。一旦准备好起点和目的地，SHM 120就将单独样品178从起点转移至目的地(480)。在此过程中，SHM 120可以将样品178移动穿过非低温环境、具体地SHM 120的外壳122内所含的环境。然而，SHM 120可以快速(例如，在少于5秒内)移动单独样品178，以防止样品178达到高于样品的玻璃化转变温度TG的温度(下文中进一步详细描述)。控制器180还可以在转移之前、过程中和/或之后通过在储存储库110A-B和/或SHM 120内的传感器扫描样品178的身份标记(例如，条形码)来验证该样品的身份。
在样品178转移之后，控制器180可以确定是否要在相同的起点与目的地之间转移额外的样品178、特别是关于将相同的托盘175呈现给SHM 120。如果是，则可以相应地进行另外的转移(480)。例如，如果要同时转移多个相关联的样品178并将其储存在共同托盘175内以实现更高效的转移，则可以进行此类转移。在所有此类转移之后，起点和目的地返回其转移之前的状态(490)。例如，可以更换一个或多个储存储库盖件160A-B，并且将所呈现的托盘175返回至其在储存储库110A-B内的起始位置。同样，可以将便携式低温工作站190密封并且准备好从外部端口130A-B中移除。在验证了转移成功后，控制器180可以更新数据库185以指示新添加或移除的样品178的位置。
图5A-B展示了一个实施例中的低温储存储库510。储存储库510可以在上文参照图1-3所描述的系统100、300中实施。图5A示出了储存储库510的外形视图，该储存储库包括冷冻器512、例如真空隔热室(比如杜瓦瓶)，该冷冻器在顶部处被储库盖子530密封。制冷剂端口517位于储存储库510的顶部，该制冷剂端口连接至用于将进入的制冷剂导向储存储库510的制冷剂供应装置(例如，一个或多个氮气罐，未示出)上。马达515(也被定位在顶部且在储存储库510之外)运行来致动样品178在储存储库510内的移动。另外，开口570使得能够从外部触及储存储库510内的样品178、并且在不向储存储库510添加或从中取回样品178时是被储库盖件560密封的。
图5B示出了储存储库510的内部截面视图。在储存储库510内，储存室580被冷冻器壁514和储库盖子530环绕，从而将储存室580与外部热源隔离。制冷盘管540和储存支架550位于储存室580内。另外，在储存储库510之外定位了额外的马达516，该马达可以被实施用于在储存储库510内升高和降低样品178的托盘175。
以下参照图6-22来描述储存储库510的部件以及储存储库510的操作。
图6是储存支架550的框图，该储存支架可以被实施在上文参照图5A-B所描述的储存储库510中。储存支架550被适配成用于支撑多个样品178、具体地多个储存托盘175，每个托盘承载多个样品178。储存支架550包括多个搁板，这些搁板被划分为两组交错的搁板621A-F、622A-F。第一(或“奇数”)组搁板621A-F可以被紧固至位于搁板621A-F的外周缘处的共用托架665上。该奇数组还通过齿轮625和小齿轮627连接至马达615A(例如，伺服马达)上。因此，马达615A可以致使搁板621A-F同时旋转。同样，第二(或“偶数”)组搁板622A-F可以固定至中心轴660上，该中心轴进而连接至马达615B(例如，伺服马达)上。因此，马达615B可以致使搁板622A-F同时旋转。由于上述构型，这两组交错的搁板621A-F、622A-F可以独立于彼此旋转。马达615A-B均可以被定位在储存储库510的盖子630上方，例如图5A-B所示。
图7A-B更详细展示了储存支架550，专注于搁板与中心轴660的附接。如图7B的插图所示，单个搁板722(相比上文所描述的搁板622A-F)可以经由螺栓730固定至中心轴660上。
图8A-B更详细展示了储存支架550，专注于搁板未附接至中心轴660上的构型。图8A展示了搁板821(相比于上文所描述的搁板621A-F)，该搁板附接至支撑件840上，使得搁板821和托架821围绕中心轴660旋转。图8B更详细示出了支撑件840。在此，凸台834附接至中心轴660上、并且可以适于总体上圆柱形形状(其一部分被提取出以容纳轴承832)。轴承832可以形成搁置在凸台834顶上的环、并且可以由比如聚四氟乙烯(PTFE)塑料(例如，
Figure BDA0003575345180000081
J)等低摩擦材料机加工而成。钟状物836可以形成一部分被提取出以容纳轴承832的较大的环、并且附接至搁板821上。结果，轴承832提供低摩擦运转表面，使得固定至钟状物836上的搁板821能够在凸台834顶上旋转。
在一个实施例中，轴承832可以被适配成使得支架550能够在低温和环境温度下操作(即，使搁板821旋转)。例如，轴承832可以由
Figure BDA0003575345180000082
J形成并且具有的尺寸使得与钟状物836和凸台834的对应表面以温度依赖性方式对齐。具体而言，轴承832的大小可以在环境温度下膨胀并且大小在低温温度下收缩。因此，在环境温度下，轴承832可以压力固定至钟状物836上，从而在凸台843上获得运转表面。因此，在低温温度下，轴承832可以压力固定至凸台834上，从而在钟状物836上获得运转表面。
为了组装该支撑件，可以将轴承832冷却至低温温度，从而使轴承832收缩到足以配合在钟状物836内部。接着可以将轴承832带到环境温度，从而使轴承832膨胀以将其紧固在钟状物836内。在环境温度下，钟状物836和轴承832具有足够的间隙以配合在凸台834顶上。在这种组装之后，可以将支撑件840带到储存储库510内的低温温度。
图9展示了在储存支架(例如，支架550)内支撑样品的储存托盘900。为了将储存支架550内的储存密度最大化，托盘900可以形成总体上三角形或“扇形”的形状，由此将圆柱形储存储库510内的可用储存空间最大化。储存托盘900形成被安排成若干行和列的多个槽910，这些槽中的每一个被适配成用于容装单独样品178(未示出)。在所示的实施例中，储存托盘900被适配成用于容装最多260个样品178，其中每个样品178是2ml容量的小瓶。在替代性实施例中，储存托盘900可以被适配成用于容纳更多或更少数量的样品178、并且可以包括被适配成用于接纳更大或更小尺寸的样品178(例如，2ml
Figure BDA0003575345180000091
管1160、或1.4ml
Figure BDA0003575345180000092
管1150，参见图11)的槽910。
图10示出了容装多个样品1050的储存托盘900的底面视图。在此，托盘900的底表面被示为包括多个运动学销钉1020。这些运动学销钉1020可以与储存支架(例如，支架550)的对应孔对准，这使得托盘900能够在储存支架550上精确定位和侧向紧固。另外，运动学销钉1020允许托盘900从储存支架550被竖直地提升而不与锁定机构相接合。第一子组运动学销钉1020可以被适配成用于将托盘900紧固至储存支架550上，而分开的或重叠的第二子组运动学销钉1020可以被适配成适应用于转移托盘900的竖直往复装置组件1300(以下所描述的)。在一个实例中，第一子组运动学销钉1020可以被形成为将托盘900在被存储在储存支架550上时的任何移动最小化，而第二子组运动学销钉1020可以被形成为允许一些移动以在转移过程中使托盘900恰当地就坐。
图11展示了两个示例性单独样品1150、1160。第一样品1150是1.4ml
Figure BDA0003575345180000093
密封样品小瓶，该样品小瓶包括位于样品1150底部处的条形码1170。条形码1170可以包括标识样品1150的唯一代码、并且可以由储存系统(例如，系统100、300)的传感器部件(例如，相机、条形码读取器等)读取，以在样品1150转移之前或过程中验证样品1150的身份。第二样品1160是2ml
Figure BDA0003575345180000101
密封样品小瓶，该样品小瓶也可以包括在其低端(未示出)处的用于标识样品1160的条形码。
图12展示了储存托盘(包括例如多个储存托盘900)在储存支架550的顶搁板1210上的安排1250。顶搁板1210以及下面的搁板可以被划分为多个区段(例如，8个区段)，其中每个区段可以容纳单独储存托盘900。安排1250以及在下面的搁板上的安排还可以包括空隙，使得当支架550被配置成某个状态时，这些空隙形成竖直轴1230，单独托盘900可以穿过该竖直轴移动至储存储库110、550的顶部以呈现给SHM 120。为了执行此类转移，竖直往复装置组件1300可以占据竖直轴1230的一部分。以下参照图13-14描述了一个实施例中的竖直往复装置组件1300。
图13A-B展示了用于在储存储库110、510内转移储存托盘900的竖直往复装置组件1300。组件1300包括延伸穿过储存储库的竖直维度的多个轨道1330。移动车1320被适配成紧固在这些轨道1330之间、并且可以竖直移动经过轨道1320的长度。移动车1320进一步支撑固定至其上的平台1310，平台1310被适配成用于运载储存托盘(例如，储存托盘900)。平台1310可以具体被形成为将储存托盘900支撑在稳定位置、同时避免与储存支架550的在储存过程中支撑储存托盘900的部分相接触。图13A展示了平台1310被降低至轨道1330的底部时的组件1300，而图13B展示了平台1310被升高至轨道1330的最高程度的组件1300。
图14A-B更详细地展示了竖直往复装置组件1300。图14A示出了竖直往复装置组件1300的前视图。除了上文所描述的部件之外，在这些轨道1330之间竖直地定位了导螺杆1340。图14B示出了竖直往复装置组件1300的后视图。移动车1320可以经由螺纹附接螺母1360连接至导螺杆1340上，使得当导螺杆1340顺时针或逆时针旋转时，移动车1320沿着轨道1330被升高或降低。移动车1320可以进一步包括轮子1325，这些轮子接触轨道1330以在移动车1320的升高和降低过程中减小摩擦。该导螺杆可以被例如上文参照图5B所描述的马达516等马达(例如，伺服马达)驱动。
图15展示了储存储库510的顶部，包括如之前所描述的盖子530、储存支架550、马达516、开口570、以及盖件560。另外，可以看到，开口570包括室，该室在储库510的顶部之间延伸穿过盖子530的整个深度，由此使得能够从外部实体(例如，样品搬运模块)触及储库510内的样品。盖件560可以包括在被定位成密封开口570(如所示)时延伸进入这个室的一部分或全部中的部分。
图16A展示了储存储库510的上部的自上而下视图，包括用于样品转移的储存托盘1620的对接。在此，可以看到，开口570可以形成总体上符合储存托盘1620的自上而下形状的自上而下形状。另外，开口570的底部可以包括类似成形的门口1670，由此当托盘1620被定位在开口570底部处时将该托盘“框住”。图16B中示出了这种构型的侧视图，其中，储存托盘1620的上拐角被升高以接触开口门口1670。在一些实施例中，通过将储存托盘1620抵靠门口1670定位，可以减少热量和水分泄漏到储存储库510的低温环境中。将储存托盘1620抵靠门口1670定位还可以在从样品槽中挑取样品以及将样品放到样品槽中的过程中，防止搬运不当的样品落入储存储库中。储存托盘1620和门口1670不需要跨开口570形成密封、但在替代性实施例中可以这样。
返回图16A，制冷剂盘管540可以围绕低温环境的上部(除了开口570所占据的部分之外)以圆形图案延伸。盘管540可以包括主要盘管1640和次要盘管1642，这些盘管可以被定位成彼此上下定位(如所示)或位于共同平面内。主要盘管1640和次要盘管1642可以连接至相应的制冷剂管道上、并且可以独立于彼此运行。例如，在正常运行下，储存储库510可以仅运行主要盘管1640以维持低温环境，次要盘管1642用作故障事件中的备用盘管。另外，一个或两个盘管1640、1642可以包括一个或多个孔眼或开口，以使得受控量的制冷气体(例如，氮气)排出至储存室中，例如以保持该储存室干燥。为了将储存托盘1620中的样品维持在低温温度下(例如，低于相应的TG)，则当储存托盘1620完全升高至门口1670时，盘管1640、1642可以被定位在储存托盘1620上方，由此确保储存托盘1620连续暴露于由盘管1640、1642所产生的对流冷却与制冷气体下。以下参照图21-22更详细描述了制冷系统的运行。
图17A-C进一步详细展示了盖子530。图17A描绘了储存储库510的顶部的侧视图，包括如上所述的盖子530、开口570以及制冷盘管540。图17B描绘了类似的侧视图，但是旋转经过了没有被开孔570占据的这部分、旋转至盖子530的切除部。
图17C更详细描绘了盖子530的顶部和侧部。上表皮1710可以包括覆盖了盖子530的顶部和边的金属(例如，不锈钢)层，由此防止水分长期穿过盖子530扩散。盖子530可以位于冷冻器壁514上，并且盖子530与冷冻器壁513之间的联合部可以由硅酮密封剂和/或冻存胶带密封。盖子530的下板1720可以由不锈钢或其他金属构成。在替代性实施例中，下板1720可以由玻璃增强塑料(GRP)模制件构成。下板1720可以占据盖子530的接触冷冻器壁的内壁、和/或可以包括盖子530的底表面(如所示)以及形成开口570的边界的壁。替代性地，形成该开口的边界的壁可以由GRP模制件构成。下板1720也可以用作制冷盘管540的结构支撑件，这些制冷剂盘管可以固定至下板1720的底表面上。盖子芯1740可以包括聚氨酯泡沫。
图18展示了储存储库510的顶部外部，包括如之前所描述的马达515、516。马达515可以被定位在储存储库510内的低温环境外以便将马达515、516的温度敏感部件与低温环境隔离、以及允许在不扰乱低温环境的情况下维修和更换马达515、516。在储库510上方并跨过该储库延伸的托架1820将马达515、516支撑在上述位置中。
图19是一个实施例中用于从储存储库(例如，储存储库510)取回样品的过程1900的流程图。以下参照图20A-M进一步详细描述了过程1900。
图20A-M是如图19所示的用于取回样品的过程的示意性展示。图20A-M中的每一个框图在右侧描绘了储存储库2000的简化示意图，该储存储库可以相当于上文参照图1-18所描述的储存储库。储存储库2000包括编号为1至6的若干个堆叠式搁板，每个搁板支撑容装多个样品178的相应储存托盘175。储存储库2000在右侧进一步包括竖直往复装置组件1300。在储库2000的左侧示出了每个搁板1-3的自上而下视图以及竖直往复装置组件1300相对于这些搁板的竖直位置。以下描述的过程1900是用于从搁板3取回托盘175并将托盘175呈现给SHM 120(未示出)以将样品178转移至托盘175和/或从托盘转移样品的示例性过程。
参照图19并且如图20A所示，在起始位置处，竖直往复装置组件1300位于储存储库510的顶部，并且所有搁板对齐从而在往复装置下方形成竖直柱(“电梯井”)(1905)。如图20B所示，往复装置被降低至在目标搁板3下方的位置(1910)。如图20C-D所示，使目标搁板旋转，直至目标托盘位于该竖直往复装置的正上方(1915)。由于这些搁板通过共同的致动器以交错的方式链接，因此旋转目标搁板3也使得包括搁板1在内的所有“奇数”编号的搁板旋转。在目标托盘定位之后，竖直往复装置接触托盘并将托盘提升到高于目标托盘3的高度(即，搁板2的高度)，如图20E-G所示(1920)。如图20H-J所示，目标搁板(以及所有奇数编号的搁板)接着旋转回到起始位置，由此将间隙返回到竖直往复装置(1925)。最后，如图20K-M所示，竖直往复装置可以将托盘升高到储库开口的门口以触及由托盘容装的样品(1930)。
图21-22展示了可以在一个实施例中实施的制冷系统。如图21所示，低温储存系统100可以包括如前所述的储存储库510以及具有外部端口130的样品搬运模块(SHM)120。主要制冷盘管1640和/或次要制冷盘管1642使制冷剂(例如，从外部杜瓦瓶或小型罐管送至这些盘管的液氮)循环以维持储存储库510内的低温环境。在一个实施例中，主要盘管1640包括一个或多个小孔眼(例如，直径小于1mm的孔口)。这些孔眼允许一些液态制冷剂蒸发，从而在储存储库内部的顶部内形成气体(例如，氮气)。如图22所示，气体朝向储库内部的底部逐渐下落，从而提供“冷/干气浴”效果以控制低温环境内的温度和/或湿度。气体可以提供帮助防止水分进入储存储库中的正压冷干气体。当在转移过程中开向SHM 120的开口露出时，气体也可能被排到SHM 120中。主要盘管1640在实现这种蒸发时还向储存储库510中提供恒定的压力泄放，从而辅助除去储存储库510内的水分。次要盘管1642可以是没有此类孔眼的封闭盘管、或者在替代性实施例中可以被类似地穿孔。
再次返回至图21，在一些实施例中，螺线管阀2130可以从盘管1640、1642延伸至SHM 120的室。阀门2130使得受控量的制冷气体能够排放到SHM 120，这可以辅助控制SHM120内的温度和水分。通过将螺线管阀2130定位在盘管1640、1642的“下游”，可以减少制冷剂的消耗，因为仅在制冷剂已经冷却了储存储库510之后才发生螺线管阀2130向制冷剂添加热负载。
在一些实施例中，制冷系统不含有制冷盘管，而是以周期性间隔向储存储库引入一定量的自由冷冻剂(例如，液氮)。该冷冻剂可以在储存储库中的样品储存区域下方形成池。在一些实施例中，防止液氮在其被引入储存储库期间与所储存样品直接接触。
图23A是根据所披露实施例的多个方面的自动低温储存系统2300的前部透视图，该低温储存系统包括具有样品转移机器人150的SHM 2320。自动化低温储存系统2300的实施例包括一个或多个低温储存储库110a-b，这些低温储存储库连接至由框架2325和储库110支撑的SHM 2320。SHM 2320与低温储存储库110a的盖子530连接，以使得样品转移机器人150能够进入低温储存储库110a-b。SHM 2320具有外壳122，该外壳容纳密封环境并且可以包括一个或多个维护检修舱口2322。SHM 2320具有被配置成与可移除低温储存装置(比如便携式低温工作站190)对接的一个或多个端口130a-b、并且使样品转移机器人能够从所对接便携式低温工作站190递送或移除样品。SHM 2320可以连接至制冷系统1上、并且从低温储存储库110a-b接收排气流以降低SHM 2320内的湿度。SHM 2320内部的温度可以保持为例如大致环境温度、或者更冷、比如低于约5℃。在一些实施例中，使用以下一种或多种温度控制来控制SHM内的露点：将干燥气体从储存储库和/或制冷盘管1640、1642引到SHM；以及通过除湿装置从SHM中去除水。在一些实施例中，SHM中的空气的露点被控制成例如低于约-50℃。样品转移机器人150可以是标准的6轴机器人，其装配有抓器(未示出)以在转移期间紧固保护样本。在图26-30中详述了样品转移机器人150和抓器的操作。转移可以包括例如从第一低温储存储库110a(保持在-150℃)内部挑取样品、并且将其快速移动至第二低温储存储库110b(也保持在-150℃)。转移还可以包括从-150℃下的第一低温储存储库110a内部挑取样品、并且将该样品放在对接的便携式低温工作站190(未示出)内部，其中便携式低温工作站190内部也在-150℃。在图31和32中详述了SHM 2320和便携式低温工作站190的细节和操作。
图23B是根据所披露实施例的多个方面的包括SHM 2320的自动低温储存系统2301的自上而下透视图，其中SHM 2320的外部壳体被移除以示出内部细节。图23B示出了低温储存系统2301，其中SHM(图23A的2320)的外壳(图23A的122)被移除以示出SHM(图23A的2320)的下部SHM组件2329。下部SHM组件2329在储库开口2337周围附接至一个或多个低温储存储库110a-b上，这些储库开口提供了到储库盖件160以及在盖件160被移除时到低温储存储库110的门口2313的通路。下部SHM组件2329还可以包括：一个或多个便携式低温工作站对接位置2311(又称为低温坞)，这些对接位置允许样品转移机器人150进入对接的便携式低温工作站190(未示出)以及储库盖件寄存位置165，以用于在转移进出低温储存储库110a-b的过程中临时接纳被样品转移机器人150移除的储库盖件160。样品转移机器人150可以被配置成与储库盖件160连接并且在进入低温储存储库110a-b的过程中将其放在在储库盖件寄存位置165上。样品转移机器人150可以是任何商用的、能够使用所附接的抓器(未示出)来转移盖件和样品的6轴机器人，例如Staubli TX60L。
图24是根据所披露的示例性实施例的多个方面的自动低温储存系统2400，该低温储存系统包括具有样品转移机器人150的SHM 2320，该样品转移机器人被配置成用于进入两种低温储存环境。图24示出了自动化低温储存系统2400的截面，其中SHM 2320附接至低温储存储库110上。此外，便携式低温工作站190与SHM 2320对接。低温储存储库110和便携式低温工作站190均具有维持为或低于-150℃的环境。SHM 2320的外壳122容纳具有适当温度与湿度水平的内部环境2422。样品搬运模块2320中的样品搬运机器人150包括抓器2644，该抓器被配置成用于将单独样品(未示出)固定在低温储存储库110或便携式低温工作站190中、并且将样品在这两种环境之间转移而不使该样品的温度升高到高于水的玻璃化转变温度，即-134℃。在一些实施例中，这种转移在少于15秒内进行，并且在其他实施例中这种转移在少于5秒内进行。
样品操作如下：(i)操作者将便携式低温工作站19放在低温坞(图23A的135)中。(ii)将便携式低温工作站190提升以与下面的SHM组件(图23B的2329)密封。(iii)低温储存储库110将托盘(未示出)定位在该储库顶部处、在门口2313中的挑取位置上。样品转移机器人150移除低温端口盖件(未示出)并且将其放在储库盖件存存位置(图23B的165)上。(v)样品转移机器人150移除储库盖件(图23B的160)并且将其放在储库盖件寄存位置(图23B的165)上。(vi)样品搬运机器人150在门口(图23B的2313)中将单独样品管(未示出)固定在托盘外。(vii)样品搬运机器人150将样品管(未示出)放入便携式低温工作站190中，并且可以重复前两个步骤以转移多个样品管。(viii)样品搬运机器人150更换储库盖件(图23B中的160)以密封低温储存储库110。(ix)样品搬运机器人150更换低温端口盖件(未示出)。(x)便携式低温工作站190从下部SHM组件(图23B中的2329)被降低。并且(xi)，操作者移除便携式低温工作站190。
图25是根据所披露实施例的多个方面的SHM 120的示意性展示，其具有开放的外部舱口以示出内部细节。图25示出了自动化低温储存系统2500的截面，该低温储存系统具有附接至低温储存储库110上的SHM 120。SHM 120包括两个维护舱口2322，这些维护舱口具有对应的门2523以密封这些舱口2322。门2523可以包括操作者观察窗口以易于使用。在SHM120内部是样品转移机器人150以及包括橡胶手套2525(具有经加热的内部手套)的手套端口2524，该橡胶手套准许使用者触及低温储存库110的上部区段(例如，门口160)、具体地以门口2313为基准的托盘(未示出)，以便容易地回收错放样品等。外部(互锁式)盖件可以正常地配合到手套端口2524上，以防止水分进入SHM的120中并确保操作者的安全。
图26A-B分别是根据所披露的示例性实施例的多个方面的抓器2644的透视图和截面视图，该抓器被配置成附接至样品转移机器人150的末端上。图26A示出了抓器2644，该抓器被适配成经由机器人接口2641配合到样品转移机器人(图23A的150)上。抓器2644包括被第一伺服马达2642驱动的可延伸隔热套管2644。第一伺服马达2642驱动套管导螺杆2647，这些套管导螺杆使可延伸隔热套管2644平移。可延伸隔热套管2644还包括一个或多个凹槽2645，以与储库门盖件锁定机构(如图27所示)上的对应栓(未示出)连接。
图26B示出了图26A的抓器2644的截面。抓器2644包括在可延伸隔热套管2644内的并行作用挑取指形件2646，以紧固单独样品管(如图30A-D所示)。第二伺服马达2643驱动抓器导螺杆2648，该抓器导螺杆打开和关闭可延伸隔热套管2644中的挑取指形件2646。可延伸隔热套管2644可以被适配成通过延伸为完全环绕样品管(未示出)来在转移过程中保护该样品导管、并且通过减少来自可延伸隔热套管2644外部环境的热浸泡来进一步延长转移窗口时间。可延伸隔热套管2644可以由例如发泡聚苯乙烯制成。
图27是根据所披露的实施例的多个方面的储库出入门及相关联部件的透视图。图27示出了储库出入接口2700，该储库出入接口包括门口2313、储库盖件门160、气密密封件2715、带有抓器栓销2715的中心旋转锁环2715、锁定卡销2718、以及对应的锁定闩锁2717。当附接时，中心旋转锁环2715通过将锁定卡销2718滑入和滑出其对应的锁定闩锁2718来致动这些锁定卡销。当锁定卡销2718与锁定闩锁2717接合时，储库盖件门160压在气密密封件2715上。
图28是根据所披露的实施例的多个方面的储库出入盖件以及锁定接口的透视图。图28示出了储库盖门160，该储库盖门具有带有抓器栓销2815的中心锁环2816、以及旋转锁2817。当中心锁环2816被栓销2815沿顺时针方向旋转时，旋转锁2817与储库盖门160脱离并且允许通过抓器栓销2815将其提升。
图29是根据所披露的实施例的多个方面的抓器2644的图片，该抓器被配置成与图28的储库出入门上的锁定接口连接。图29示出了附接至样品转移机器人150上的抓器2644。抓器2644具有可延伸隔热套管2943，该隔热套管具有的凹槽2645被配置成与储库盖门上的栓销(图28的2815)连接。在操作中，样品转移机器人150将抓器的可延伸隔热套管2943降低到具有栓销(图28的2815)的中心锁环(图28的2816)中。这些栓销(图28的2815)沿着凹槽2645的长度滑动并且接着由样品转移机器人150来旋转可延伸隔热套管2943以与一个或多个旋转锁(图28的2817)脱离。当这些旋转锁脱离时，抓器2644将栓销(图28的2815)移动进入提升凹槽2948中，以使可延伸隔热套管2943能够提升储库盖件并且将其输送至例如储库盖件寄存位置(如图23B的165所示)。
图30A-D是根据所披露的实施例的多个方面的抓器的截面展示，该抓器从托盘3005中移除单独样品管3006。图30A示出了样品托盘3005，该样品托盘容纳带有盖帽3007的样品管3006。典型地，样品托盘3005处于低温环境中，并且所容纳的样品始终、例如在转移过程中需要被保持在低于某个低温温度。为了在转移穿过非低温环境(例如，SHM 2320的外壳)期间减少将样品暴露在温暖温度下，抓器2644具有挑取指形件3045以及被配置成延伸盖在挑取指形件3045上的可延伸隔热套管3043。图30B-D示出了抓器2644的示例性操作。在图30B中，抓器2644朝向托盘3005下降并且使挑取指形件3045围绕托盘3005上的样品管3006的盖帽3007对齐。在图30C中，抓器2644的挑取指形件3045抓取托盘2005上的样品管3006的盖帽3007。在图30D中，可延伸隔热套管3043延伸盖在夹持样品管3006的挑取指形件3045上。在完成图30D的操作之后，样品转移机器人(未示出)可以通过在可延伸隔热套管3043的保护下将抓器2644以及所含有的样品管3006转移穿过非低温环境而将其移动至不同的低温环境。
现在讨论图31A-B的便携式低温工作站190的操作和图23A-B的低温坞135。低温坞135是被配置成用于一旦可移除低温储存装置、即便携式低温工作站被放在低温端口(图23A的130)中就接受该可移除低温储存装置的容器、并且为样品转移机器人(图23A的150)提供到该便携式低温工作站的内部低温储存环境的通路。图31A-B是根据所披露实施例的多个方面的可移除低温储存装置的展示。图31A示出了可移除低温储存装置190(又称为便携式低温工作站，该低温储存装置具有隔热盖子3152(又称为便携式低温工作站盖件)、隔热本体3151、以及把手3156。图31B示出了图31A的便携式低温工作站190的截面视图。便携式低温工作站的本体3151包含具有并排(SBS)支架3154的内部室3157、以及可以是例如发泡聚苯乙烯的围绕底部室3155的隔热层3153。SBS支架3154可以容纳例如48×2ml FluidX管或96×1.4ml Matri管。底部室3155可以容纳被适配成用氮冷冻剂(例如，液氮)填充的海绵。便携式低温工作站190可以被配置成用于将样品容装在SBS支架3154中在-150℃下持续最多2小时。便携式低温工作站的本体3151被适配成放置在低温端口(图23A的130)中、并且被提升到样品转移机器人(图23A的150)触及到SHM(图23A的2320)的低温坞(图23B的135)的密封位置。在题为“Portable Cryogenic Workstation[便携式低温工作站]”的美国专利申请号14/600,751、以及题为“Sample Store[样品储存]”的61/929,306号中描述了适合与本发明一起使用的便携式低温工作站，这些文件的全部内容通过援引并入本文。
图32A-D是根据所披露实施例的多个方面的在SHM 2320与可移除低温储存装置(例如，便携式低温工作站190)之间的接口的展示。图32A示出了低温坞支架3231，该低温坞支架具有支架基准销钉3234、支架致动销钉3233、以及低温坞密封件3232。低温坞支架3231是便携式低温工作站190与SHM(图23A的120)中的低温坞135之间的接口。在操作中，已经被放在低温端口(图23A的130)中的便携式低温工作站190可以抵靠支架基准销钉3234、支架致动销钉3233、以及便携式低温工作站密封件3232自动地竖直移动以使便携式低温工作站190与SHM(图23A的2320)对接。对接可以依次包括以下四个任务：(i)对齐、(ii)夹紧、(iii)密封压缩、以及(iv)Z移动阻止。图32B示出了便携式低温工作站190包括带有SBS支架3254以及基准销钉接口3255的浮动支架载体3257。在关闭低温端口门(图23A的130)之后并且在将便携式低温工作站190提升至挑取位置(图32D所示)之前，在便携式低温工作站190与自动化低温储存系统(图23A的2300)之间进行通信，以确立便携式低温工作站190的温度是否适合进行样品的输入/输出。
图32C示出了朝向低温坞支架3231提升的便携式低温工作站190。支架基准销钉3234与基准销钉接口3255配合以使浮动支架载体3257在便携式低温工作站190中居中。使用浮动支架载体3257，这使得便携式低温工作站190的位置准确性与低温坞架3231的位置准确性分离，从而使得便携式低温工作站190的制造更容易，同时样品转移机器人150实现可靠的挑取。支架致动销钉3233接触杠杆3256，该杠杆被适配成使SBS支架3254以低温坞框架3235为基准，如图32D所示。图32D示出了被提升抵靠住低温坞密封件3232的便携式低温工作站190。支架致动销钉3233致动杠杆3256，这进而使SBS支架3254移动以便与低温坞框架3235对齐。固位唇缘3236附接至低温坞框架3235上，以阻止SBS支架3254在样品转移机器人(图23A的150)挑取所容纳的样品管3260的过程中被提升。此地，在进出便携式低温工作站190进行拾取和放置操作过程中，特征(未示出)可以监测便携式低温工作站190中的液氮的水平，以预先警告在转移过程中可能的温度升高。便携式低温工作站190还可以自动被填充更多的液氮(或“加满”)，以便一旦便携式低温工作站190与来自自动化低温存储系统(图23A的2300)的样品一起被移除，则向使用者提供增强的自主性。
现在讨论在SHM(图23A的2320)与低温储存储库(图23A的110a-b)之间的密封接口和组装操作。图33A-D是根据所披露实施例的多个方面的在SHM 2320与低温储存储库110之间的接口的展示。图33A是储库接口3300的透视图。储库接口3300被适配成用于将低温储存储库(图23A的110)连接至SHM(图23A的2320)上。储库接口3300包括基板3371、顺应性环3372(例如可以是Armaflex LTD环)、以及顶板3373。现在参见图33B，储库接口3000的基板3371被适配成与低温储存储库110的盖子530连接。基板可以是储库盖件密封件(图27的2715)的座。储库接口3000的顶板3373包括密封件3374(例如可以是Nitrile密封件)，该密封件被配置成用于将顶板3373密封至SHM 120上。密封件3374和SHM 23020一起在低温储存储库110的储库盖件160与SHM 2320的外壳122之间提供气密性密封。
现在参照图33C和图33D，在自动化低温储存系统(图23A的2300)的组装过程中，储库接口3700附接至低温储存储库110的盖子530上。接下来，储库接口3700的上板3373经由通孔3376中的一系列紧固件向下拧到下板3371上以压缩顺应性环3372。在顺应性环3372被压缩的情况下，冷冻器(又称为低温储存储库110)被定位在SHM 120下方。接下来，将上板3373从下板3371上拧下，从而允许顺应性环3372膨胀并且将顶板3373定位成抵靠住SHM120。最后，将上板3373紧固到SHM 120的下面的SHM组件(图23B中的2329)上以压缩密封件3374。
图34是根据所披露实施例的多个方面的样品转移机器人的展示，该样品转移机器人被配置成用于在两个低温储存储库之间转移单个样品托盘。图34示出了自动化低温储存系统3400，该低温储存系统具有两个低温储存储库110a-b以及一个具有样品转移机器人150的SHM 122。样品转移机器人150具有抓器2440，该抓器被配置成用于紧固托盘3499并且将托盘3499从第一低温储存储库110a转移至第二低温储存储库110b，如箭头3401所示。该门口(图23B的2313)被示为被移除以允许单独托盘离开低温储存储库110a。这个操作使得整个托盘能够在SHM 120的控制环境中转移，其可以用于紧急情况或用于预防性维护。
图35是根据所披露实施例的多个方面的具有SHM 120的自动低温储存系统3500的温度与湿度控制机构的简图。图35示出了具有三种分开的环境的自动化低温储存系统3500：低温储存储库110的内部3519、SHM 120的内部3522、以及SHM 120的低温坞130。低温储存储库3510中的环境可以被制冷至约-150℃、并且从低温储存储库3510到SHM 120的第一制冷剂流3590可以维持SHM 120的内部3522接近环境温度且处于适合湿度下。从SHM 120到低温坞130的第二制冷剂流3591可以在低温坞130处维持适当的温度和湿度。
制冷剂可以是低温储存库3510中的制冷剂(例如液氮)，该制冷剂随后可以作为气体(例如气态氮(N2))进入SHM 120中。第一流3590可以是来自低温储存储库3510中的制冷盘管的排气并且可以经由螺线管阀(未示出)被控制。制冷剂流3590、3591还可以将SHM 120的内部3522和低温坞130的露点控制成低至例如约-100℃、例如约-75℃至约-80℃。在一些实施例中，SHM 120的内部3522和低温坞130的露点维持在约-50℃、例如约-40℃至约-50℃。在一些实施例中，SHM 120的内部3522被维持在低于低温坞130的露点下。
图36A是根据所披露实施例的多个方面的自动低温储存系统3500的展示，该低温储存系统具有带有开放的检修舱口3622的SHM 120。图36A示出了具有检修舱口3622以及对应的门3623的SHM 120。SHM 120可以包括第二检修舱口。如果SHM 120的检修舱口3622中的一个或两个已经被打开以便为预防性维护活动提供通路，则指示SHM 120内部的湿度水平的露点温度显着且迅速地升高，如图36B所示。图36B是与在特定时刻3691打开和关闭图32A的检修舱口3622相关联的露点随时间变化的图形3692。图36B示出了，一旦检修舱口3622已经再次关闭，则花费显著更多的时间来将露点(湿度)降低至打开检修舱口3622之前的值。
图37A是根据所披露实施例的多个方面的自动低温储存系统3700的展示，该低温储存系统具有带有低温干燥系统3762的SHM 120，该低温干燥系统被配置成用于控制相同搬运环境中的湿度水平。基于图36B中标识的系统的缓慢响应，希望的是确定一种在进入之后加速湿度降低过程的方法以缩短维护巡修。图37A示出了自动化低温储存系统3700的截面，该低温储存系统包括SHM 120以及低温储存储库110。SHM 120包括基于通常在半导体制造中使用的“低温泵送”技术的低温干燥系统3760。低温干燥系统3760在扰乱之后加速返回到可接受的湿度控制水平。低温干燥系统3760包括输出阀3764、风扇3763、制冷至超低温度(低于-150℃)的低温冷阱格栅(或板)、以及输入阀3761。
在操作中，在用户触及后，在SHM 120内部的湿度增大之后，阀3761、3764打开并且风扇3763被接合以产生空气流从SHM 120穿过低温冷阱3762、并且返回到SHM 120中。流过低温冷阱3762的空气中存在的任何水分都被捕捉在低温冷阱3762的表面上。迫使空气流经低温冷阱3762增大了存在于空气流中的水分子被低温冷阱3762的冷表面捕获的可能性，因此加速了干燥。
图37B是根据所披露实施例的多个方面的与打开和关闭图32A的维护舱口以及添加图37A的低温冷阱系统3760的效果相关联的露点随时间变化的图形。一旦SHM 120中的露点低至所期望的(如图形中突出显示为3794)，输入阀3761和输出阀3764就可以关闭且风扇3763关掉。在风扇3763关掉的情况下，空气停止流经低温冷阱3762，并且低温干燥系统3760与SHM 120隔离。一旦低温冷阱3762已经升温，其所含的任何水都可以蒸发，而不会返回至SHM 120内部的低湿度环境中。
低温冷阱系统3760可以在制冷环境中在各种各样的自动化储存应用中使用，其中低温冷阱3762上的板的温度将被调整以适应储存温度。例如，在-20℃的储存环境中，低温冷阱3762应设定为-40℃，在-80℃的储存环境中，它将被设定为显著低于-80℃(例如-120℃)。虽然低温干燥器系统可以用于在进入样品搬运模块120之后加速除湿，但它也可以用于通过将低温冷阱3762隔离并以规律的间隔释放所捕捉的水分来在永久性基础上控制湿度。
灾难恢复
图38A-D是四阶段灾难恢复方法后的流程图。图38A是在检测到储存托盘(图9的910)被卡在自动化低温储存储库(图1A的110)的两个搁板(图6的621、622)之间之后启动的灾难恢复程序的第一阶段的流程图。
阶段1
3801托盘被卡在两个搁板之间。
3802固件通过T1和T2上的过电流检测而检测到卡住。
3803评估用T8R凸轮进行反转是否安全。
3804在FW上使用手动模式使上一次旋转移动(T1或T2)反转。
3805使用FW手动模式，用储库往复装置(VS)来提升HD托盘
3806使用FW手动模式来将原搁板旋转返回至中性位置。
3807搁板是否可以返回到过去的中性V8？如果不可以，则经由步骤3816转到阶段2
3808使用FW手动模式，将HD托盘提升到储库顶部
3809使用FW手动模式用T8R将托盘转移至挑取站TT。
3810打开检修口盖板并将故障托盘转移至低温器皿。
3811如果是显著实验器具问题则改正、或者将所有管转移至新的托盘
3812把改正的托盘放在OTT桌子上。
3813重试托盘储存
3813如果托盘储存成功，则在3815处结束恢复，
3813如果托盘储存不成功，转到阶段2。
图38B是在确定被卡住的托盘不能被成功更换之后启动的灾难恢复程序的第二阶段的流程图。
阶段2
3817使用T8R关闭储库盖子
3818移除SHM以手动进入储库
3819手动打开储库盖子
3820用杆上的低温凸轮检查情况
3821用手动工具解决卡住(整顿托盘)。
3822如果可以用手动工具解决卡住。
3823在FW上使用手动模式使上一次旋转移动(T1或T2)反转。
3824使用FW手动模式，用储库往复装置(V8)提升HD托盘
3825使用FW手动模式来将原搁板旋转返回至中性位置。
3826使用FW手动模式，将HD托盘提升到储库顶部
3829如果重试托盘储存(通过储库开口)是安全的，则进入，如果不安全，转到步骤3837。
3830如果重试托盘储存是安全的，则重试托盘储存。
3831如果托盘存储不成功，请转到第3阶段
3832如果托盘存储成功，手动关闭储库盖子。
3833更换储库上的SHM并且进行重新密封。
3834重新调试系统，并在步骤3834结束恢复。
3837如果重试托盘储存不安全，请使用手动托盘抓取工具(MTQ)将故障托盘转移至低温器皿。
3839如果存在显著实验器具问题，则改正，或者将所有管转移至新的托盘。
3840使用MTQ将改正的托盘放在储库往复装置上。
3841重试托盘储存
3842如果托盘储存成功，转到步骤38323843如果托盘储存不成功，转到阶段3
图38C是在手动操纵托盘后确定被卡住的托盘不能被成功更换之后启动的灾难恢复程序的第三和第四阶段的流程图。
阶段3第1部分
3845系统的任何旋转是可能的？如果不可能，转到第4阶段
3846如果系统有阶段转动有可能，在FW上使用手动模式来使上一次旋转移动反转(T1或T2)。
3847使用长距离插座将飞机从VS上解开。
3848移除储库往复装置组件。
3849从顶层开始移除HD托盘
3850手动或用FW将旋转T1和T2一起进行
3851将回收的托盘放入临时储存处。
3852根据需要来重复步骤3849到3851多次，然后转到步骤3的第2部分。
阶段4
3853移除储库盖子并松开带有蒸发器的顶部托架。
3854将蒸发器连接到具有挠性进料装置的回收系统上。
3855安装回收隔热罩和手动提升机和绞盘
3856手动回收所有托盘并转移至临时储存处，然后转到阶段3的第2部分。
图38D是打开低温储存储库上的盖子以修复被卡住托盘的原因之后启动的灾难恢复程序的最后阶段的流程图。
阶段3第2部分
3858适当时：(i)翻新储库。(ii)从底部取回一个或多个管。(iii)安装新的储库。
3859使用手动工具将托盘放置在新的/已修复的储库的VS上
3860使用FW技术GUI来储存托盘
3861根据需要重复步骤3859和3860多次。
3862手动关闭储库盖子。
3863更换储库上的SHM并且进行重新密封。
3864重新调试系统。
3865审核每个托盘的管以确认位置并在步骤3866结束恢复。
图39是用于超低温环境的相机模块的示意图。图39示出了被适配成用于低温环境中的相机模块3900。相机模块3900包括本体3903以及位于相机模块3900的远端处的镜头3901和LED环3902。本体3903容纳相机传感器，例如CCD或CMOS，以用于从相机镜头3901接收像圈。LED环3902从相机镜头3901沿向外的方向提供照明，以允许相机模块3900在黑暗或无光环境中操作。图像传感器(未示出)通过数据电缆3904将原始图像数据发送给图像处理电子器件(未示出)。典型地，图像处理电子器件与相机主体3903集成为一体，但是其移除使得相机模块3900能够在太冷的环境中操作，以使电子器件可靠地操作。
图40是替代性支架实施例的展示。图40示出了星形支架4080，该星形支架具有储库往复装置轮廓4084以及多个托盘轮廓4081。托盘轮廓4081在外端是开放的，以使得通过将托盘背离星形支架4080径向地平移并使将其竖直移动能够将所附接托盘(未示出)从星形支架4080中竖直地移除(页面外)。
图41是具有图40的替代性支架4080的低温储存储库110的展示。
图42是包括低温储存储库110的完整拆卸的灾难恢复操作的展示。图42示出了低温储存储库110，该低温储存储库具有容装托盘的支架550的主轴和放置在低温储存储库110上的隔热罩4201。隔热罩4201在低温储存储库110上方形成空腔4203，以使得支架550的主轴能够升高到隔热罩4201中进行修复或维修低温储存储库110。此地，当支架550的主轴被容纳在隔热罩4201中时，更换的低温储存储库(未示出)可以放置在隔热罩4201下方，以将支架550的主轴转移至更换的低温储存储库。
虽然已经参考本发明的示例性实施例进行了具体示出和描述了本发明，但本领域的技术人员应当理解的是，在不偏离由所附权利要求所涵盖的本发明的范围的情况下，可以在该范围内做出在形式和细节方面的各种改变。

Claims (27)

1.一种用于密封隔热冷冻器的顶部的盖子，包括：
延伸至该盖子的顶表面和外部侧表面的金属上表皮，这些外部侧表面延伸与该隔热冷冻器的外部侧壁相会；
延伸至该盖子的底表面和内部侧表面的金属下板，这些内部侧表面的至少一部分与该隔热冷冻器的内部侧壁相接触；以及
占据了该金属上表皮与该金属下板之间的层的隔热泡沫。
2.如权利要求1所述的盖子，其中，该金属上表皮、该金属下板、以及该隔热泡沫被适配成形成在该金属上表皮与该金属下板之间延伸的开口。
3.如权利要求2所述的盖子，进一步包括经由该开口在该金属上表皮与该金属下板之间延伸的玻璃增强塑料(GRP)层。
4.如权利要求1所述的盖子，其中，该金属下板进一步被配置成用于支撑至少一个制冷剂盘管。
5.如权利要求2所述的盖子，其中，所述开口形成符合储存托盘的自上而下形状的自上而下形状。
6.如权利要求2所述的盖子，进一步包括在所述开口的底部的门口，该门口形成框住位于所述开口的所述底部的存储托盘的自上而下形状。
7.如权利要求4所述的盖子，其中，所述至少一个制冷剂盘管包括主要制冷剂盘管和次要制冷剂盘管。
8.如权利要求7所述的盖子，其中，所述主要制冷剂盘管能够独立于次要制冷剂盘管运行。
9.如权利要求7所述的盖子，其中，所述主要制冷剂盘管和所述次要制冷剂盘管中的至少一者被配置成经由多个孔口将制冷气体排出至该隔热冷冻器中。
10.如权利要求9所述的盖子，其中，所述多个孔口的直径小于1mm。
11.如权利要求4所述的盖子，进一步包括至少一个螺线管阀，该至少一个螺线管阀联接至一导管，该导管适于将制冷剂从所述至少一个制冷剂盘管向下游运送。
12.如权利要求11所述的盖子，其中，所述至少一个螺线管阀被配置为使得受控量的制冷气体能够排放到样品搬运模块。
13.一种低温储存储库，包括：
隔热冷冻器；以及
被定位在该隔热冷冻器内部的顶部处的至少一个制冷剂盘管，该至少一个制冷剂盘管被配置成用于经由多个孔口将制冷气体排出至该隔热冷冻器中。
14.如权利要求13所述的储存储库，进一步包括被配置成用于储存多个托盘的至少一个支架，每个托盘储存多个样品，该支架被定位在该至少一个制冷剂盘管下方。
15.如权利要求14所述的储存储库，其中，该至少一个制冷剂盘管进一步被配置成用于将该制冷气体排出穿过该支架朝向该隔热冷冻器的底部。
16.如权利要求13所述的储存储库，其中，该至少一个制冷剂盘管进一步被配置成用于排出该制冷气体，其方式为在隔热冷冻器内维持正压。
17.如权利要求13所述的储存储库，其中，该隔热冷冻器是杜瓦瓶。
18.如权利要求13所述的储存储库，其中，所述至少一个制冷剂盘管包括主要制冷剂盘管和次要制冷剂盘管。
19.如权利要求18所述的储存储库，其中，所述主要制冷剂盘管能够独立于次要制冷剂盘管运行。
20.如权利要求18所述的储存储库，其中，所述主要制冷剂盘管和所述次要制冷剂盘管中的至少一者被配置成经由多个孔口将制冷气体排出至该隔热冷冻器中。
21.如权利要求20所述的储存储库，其中，所述多个孔口的直径小于1mm。
22.如权利要求13所述的储存储库，进一步包括至少一个螺线管阀，该至少一个螺线管阀联接至一导管，该导管适于将制冷剂从所述至少一个制冷剂盘管向下游运送。
23.如权利要求22所述的储存储库，其中，所述至少一个螺线管阀被配置为使得受控量的制冷气体能够排放到样品搬运模块。
24.一种用于从低温储存冷冻器中移除样品储存支架的方法，该方法包括：
给出容纳多个样品托盘的支架的低温储存冷冻器；
移除该低温储存冷冻器的盖子；
用隔热罩来覆盖该低温储存冷冻器的开放顶端；并且
将该多个样品托盘支架的至少一部分提升到由该隔热罩围成的体积中。
25.如权利要求24所述的方法，其中，所述多个支架包括支架的主轴。
26.如权利要求25所述的方法，其中，提升所述多个支架的至少一部分的步骤包括将所述支架的主轴提升到由该隔热罩围成的体积中。
27.如权利要求26所述的方法，还方法还包括：
将所述隔热罩移动至高于更换的低温储存冷冻器的位置；以及
将所述支架的主轴降低进入所述更换的低温储存冷冻器中。
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