JP2015205750A - 低温保管庫及び低温保管システム - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【解決手段】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、複数の保持棚１１２が、保管トレーＰの面と垂直な縦方向に複数段、横方向に直線状に並ぶように、かつ、対向して設けられ、少なくとも縦方向の開口部１１１から最も遠い段以外の各段には、保管トレーＰの縦方向の通過を許容する少なくとも１つの通過部１１３が設けられて、少なくとも１つの段には、通過部１１３とともに保管トレー置換部１３０が設けられていること。
【選択図】図４

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、横方向に直線状に並ぶように、かつ、移送手段の移動空間を挟んで対向して設けられ、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、対向する両側の同一位置にそれぞれ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、前記移送手段の横移動方向に直線状に並ぶように、かつ、前記移送手段の移動空間を挟んで対向して設けられ、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、対向する両側の同一位置にそれぞれ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、横方向に直線状に並ぶように、かつ、移送手段の移動空間を挟んで対向して設けられ、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、横及び両面に対向して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、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、縦、横及び両面に対向して保持棚が多数配置されることで、低温保管庫を矩形状として効率よく多数の保管トレーを収容することが可能となる。

請求項２に記載の構成によれば、各段のうち少なくとも１つの段には、通過部とともに保管トレー置換部が設けられていることにより、移送手段が対向する両側の同一位置の保持棚から同時に保管トレーを取り出すタイプのものであっても、保管トレー置換部で置き換えることで、対向する両側の異なる位置の保持棚の保管トレーを開口部まで移送することができる。
請求項３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４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５に記載の構成によれば、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６に係る低温保管システムによれば、移送手段が、対向する両側方の保持棚方向に延びて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、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、支持腕部が対向する両側方の保持棚方向に延びて保管トレーの底面を支持することで、縦移動機構に対して保管トレーによる偏荷重を与えることを抑制でき、移送手段の耐荷重性を向上することができる。
請求項７に記載の構成によれば、各段のうち少なくとも１つの段には、通過部とともに保管トレー置換部が設けられていることにより、１回の動作では支持腕部は両側の同一位置の保持棚から同時に保管トレーを取り出すことしかできないが、保管トレー置換部で置き換えることで、対向する両側の異なる位置の保持棚の保管トレーを開口部まで移送することができる。
請求項８に記載の構成によれば、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。

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低温保管庫の概略斜視図。 図１に示す低温保管システムの低温保管庫内の保持棚の説明斜視図。 図１に示す低温保管システムの断面側面図。 図１に示す低温保管システムの移送手段の斜視図。 図１に示す低温保管システムで移送する保管トレーの斜視図。 図１に示す低温保管システムで移送する保管トレーの他の形態の斜視図。 図１に示す低温保管システムの保管トレー置換部の説明図。 本発明の第１実施形態に係る低温保管システムの移送動作説明図。 本発明の第１実施形態に係る低温保管システムの置き換え動作説明図。

本発明の低温保管庫は、開口部と内部に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、横方向に直線状に並ぶように、かつ、移送手段の移動空間を挟んで対向して設けられ、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、対向する両側の同一位置にそれぞれ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。

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、移送手段の横移動方向に並ぶように、かつ、移送手段の移動空間を挟んで対向して設けられ、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、対向する両側の同一位置にそれぞれ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、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５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は図１、図２に示すように、矩形状に形成され、上方にＴ字状の開口部１１１が設けられている。
開口部１１１の短辺方向に延びる部分が、後述する移送手段１２０の支持腕部１２１が挿入されるための開口であり、長辺方向に延びる部分（１１１ｂ）が、支持腕部１２１が挿入された状態で移送手段１２０の縦移動機構１２２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１１７により開閉される開口部扉１１６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１１０の内部には、図３、図４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１１５で構成される複数の保持棚１１２が、縦方向に複数段（図４の２点鎖線で示す。）、移送手段１２０の横移動方向に並ぶようにかつ、移送手段１２０の移動空間を挟んで対向して設けられている。
また、開口部１１１の下方には、保管トレーの縦方向の通過を許容する通過部１１３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１１５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１１２及び通過部１１３が短辺方向にも並列に構成されている。
さらに、開口部１１１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１１４が設けられている。

移送手段１２０は、図１、図４、図５等に示すように、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を横方向に移動させる横移動機構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。

本実施形態では、横移動機構１２３は、縦移動機構１２２全体を低温保管庫１１０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１２１は、短辺方向に対向して並列に設けられた両方の保持棚１１２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、例えば図６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、図７に示すように、別途のパレット等を載置できるステージＳを備えたものであってもよい。

本実施形態では、最も上の段の通過部１１３の並びには、保管トレー置換部１３０が設けられている。
保管トレー置換部１３０は、図８に示すように、通過部１１３側から順に、保持棚１１２の横方向に３つ分使用して、第１保管部１３１、第２保管部１３２、第１保管部１３１と並べて設けられている。
第１保管部１３１は、対向する同一位置の一方側（図示上方側）に保管トレーＰを保持する置換用保持棚１３３、他方側（図示下方側）に保管トレーＰの縦方向の通過を許容する置換用通過部１３４が配置されており、第２保管部１３２は、第１保管部１３１とは逆に、対向する同一位置の一方側（図示上方側）に保管トレーＰの縦方向の通過を許容する置換用通過部１３４、他方側（図示下方側）に保管トレーＰを保持する置換用保持棚１３３が配置されている。

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の最下段の最左列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、図９に基づいて説明する。
各段の上下の桁部材１１５の間隔は、支持腕部１２１が保管対象（図示せず）を保持した保管トレーＰを支持したまま、各保持棚１１２の保管対象（図示せず）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（図９ａ−ｂ）。

次に、横移動機構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、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９ｂ−ｃ）。
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（図９ｃ−ｄ）。
次に、横移動機構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の間を横方向に通過して、通過部１１３の位置まで移動する（図９ｄ−ｅ）。
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、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９ｅ−ｆ）。
この状態で、ピッキング機構等により、保管トレーＰから必要な保管対象が搬出され、あるいは、保管対象を保管トレーＰに搬入することができる。

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、長辺側の開口部扉１１６は、移送手段１２０の位置に応じて適宜開閉することで、低温保管庫１１０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１１４を設けず、あるいは、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。

上記の動作では、支持腕部１２１は、対向する両側の同一位置の保持棚１１２から同時に保管トレーＰを支持して移送することとなるが、対向する両側で異なる位置の保持棚１１２に収容された保管トレーＰを開口部１１１の下方に移送したい場合は、保管トレー置換部１３０を使用することにより、支持腕部１２１が支持する保管トレーＰを置き換えることができる。
この置き換え動作の一例を、図１０に示す（図中、黒実線矢印は、上方側に記載されたものは、段の上方を支持腕部１２１が移動し、下方側に記載されたものは、段の下方を支持腕部１２１が移動することを表す。）。
最終的に開口部１１１の下方に移送したい保管トレーは、保管トレーＲ及びＬであり、保管トレーＲは対向する同一位置の保持棚に保管トレーｌが存在し、保管トレーＬは対向する同一位置の保持棚に保管トレーｒが存在するものとする。

まず、支持腕部１２１により保管トレーＲ及びｌが支持されて、通過部１１３を通過して保管トレー置換部１３０のある最も上の段まで移送される（図１０ａ）。
次いで、支持腕部１２１は保管トレーＲ及びｌを支持したまま段の上方側から横方向に移動し、隣接する第１保管部１３１で下降する（図１０ｂ）。
保管トレーＲは第１保管部１３１の置換用保持棚１３３に一旦載置され、保管トレーｌは第１保管部１３１の置換用通過部１３４を下方に通過し、支持腕部１２１は保管トレーｌのみを支持したまま段の下方側から横方向に移動して通過部１１３に達する（図１０ｃ）。
再び、支持腕部１２１は保管トレーｌを支持したまま段の上方側から横方向に移動し、１つおいて隣接する第２保管部１３２で下降する（図１０ｄ）。
保管トレーｌは第２保管部１３２の置換用保持棚１３３に一旦載置され、支持腕部１２１は何も支持しない状態で下方側から横方向に移動して通過部１１３に達する（図１０ｅ）。

次に、支持腕部１２１により保管トレーｒ及びＬが支持されて、通過部１１３を通過して保管トレー置換部１３０のある最も上の段まで移送される（図１０ｆ）。
支持腕部１２１は保管トレーｒ及びＬを支持したまま段の上方側から横方向に移動し、２つおいて隣接する第１保管部１３１で下降する（図１０ｇ）。
保管トレーｒは第１保管部１３１の置換用保持棚１３３に一旦載置され、保管トレーＬは第１保管部１３１の置換用通過部１３４を下方に通過し、支持腕部１２１は保管トレーＬのみを支持したまま段の下方側から横方向に移動して、通過部１１３に隣接する第１保管部１３１の下方に達する（図１０ｈ）。
この位置で、支持腕部１２１が上昇することで、保管トレーＲは第１保管部１３１の置換用保持棚１３３から支持腕部１２１に載置され、また、保管トレーＬは第１保管部１３１の置換用通過部１３４を上方に通過する。
そして、支持腕部１２１が横方向に移動することで、保管トレーＲ及びＬが支持されて通過部１１３に達する（図１０ｉ）。

なお、図１０に示す保管トレー置換部１３０より左側の通常の保持棚１１２に目的とする保管トレーＲが収容されている場合は、最初の図１０ａの状態を経ずに図１０ｂの状態まで動作し、目的とする保管トレーＬが収容されている場合は、図１０ｄの状態から図１０ｅ、ｆの状態を経ずに、図１０ｇの状態まで動作する。
以上の動作は一例であり、また、保管トレー置換部１３０の第１保管部１３１及び第２保管部１３２の数や配置によって、さらに多様な置き換え動作が可能である。
保管トレー置換部１３０の第１保管部１３１及び第２保管部１３２は、最低限、一方が１つ、他方が２つあれば、置き換え動作を行うことが可能である。
また、保管トレー置換部１３０の第１保管部１３１及び第２保管部１３２が、複数の段にまたがって設けられていてもよい。

１００ ・・・ 低温保管システム
１１０ ・・・ 低温保管庫
１１１ ・・・ 開口部
１１２ ・・・ 保持棚
１１３ ・・・ 通過部
１１４ ・・・ 位置決め部
１１５ ・・・ 桁部材
１１６ ・・・ 開口部扉
１１７ ・・・ 扉駆動機構
１２０ ・・・ 移送手段
１２１ ・・・ 支持腕部
１２２ ・・・ 縦移動機構
１２３ ・・・ 横移動機構
１２４ ・・・ 縦移動ガイド
１２５ ・・・ 伸縮部
１３０ ・・・ 保管トレー置換部
１３１ ・・・ 第１保管部
１３２ ・・・ 第２保管部
１３３ ・・・ 置換用保持棚
１３４ ・・・ 置換用通過部
Ｐ ・・・ 保管トレー
Ｔ ・・・ マイクロチューブ
Ｓ ・・・ ステージ

Claims (8)

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、横方向に直線状に並ぶように、かつ、移送手段の移動空間を挟んで対向して設けられ、
   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、対向する両側の同一位置にそれぞれ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ていることを特徴とする低温保管庫。
2. 前記各段のうち少なくとも１つの段には、前記通過部とともに保管トレー置換部が設けられ、
   前記保管トレー置換部は、対向する同一位置の一方側に保管トレーを保持する置換用保持棚、他方側に保管トレーの縦方向の通過を許容する置換用通過部を配置した第１保管部、及び、対向する同一位置の一方側に保管トレーの縦方向の通過を許容する置換用通過部、他方側に保管トレーの保管トレーを保持する置換用保持棚を配置した第２保管部を設けてな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又は請求項２に記載の低温保管庫。
4. 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乃至請求項３のいずれかに記載の低温保管庫。
5. 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ていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の低温保管庫。
6. 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、前記移送手段の横移動方向に直線状に並ぶように、かつ、前記移送手段の移動空間を挟んで対向して設けられ、
   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、対向する両側の同一位置にそれぞれ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ていることを特徴とする低温保管システム。
7. 前記各段のうち少なくとも１つの段には、前記通過部とともに保管トレー置換部が設けられ、
   前記保管トレー置換部は、対向する同一位置の一方側に保管トレーを保持する置換用保持棚、他方側に保管トレーの縦方向の通過を許容する置換用通過部を配置した第１保管部、及び、対向する同一位置の一方側に保管トレーの縦方向の通過を許容する置換用通過部、他方側に保管トレーの保管トレーを保持する置換用保持棚を配置した第２保管部を設けてなり、
   前記移送手段が、前記対向する両側方の保持棚方向に延びて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することを特徴とする請求項６に記載の低温保管システム。
8. 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請求項６又は請求項７に記載の低温保管システム。

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