JP2018511543A - 自動極低温保存システム - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍器及び自動回収システムを含む極低温保存システム等を提供する。【解決手段】自動極低温保存システムは、冷凍器（１２０）と、サンプルを冷凍器に対して自動的に移送する自動システムとを含む。冷凍器は、軸受と、冷凍器を通る駆動シャフトとを備え、この駆動シャフトは、冷凍器内でラックキャリアに結合され、且つモーターに結合されるように適合されている。自動モジュールは、冷凍器のアクセスポート（１２２）の上に自動的に配置されるラックプーラー（１５０）を備える。ラックプーラーは、冷凍器内でサンプルラックに係合し、且つラックを持ち上げて冷凍器の外部の絶縁スリーブ（１６０）内に入れる。サンプルラックが冷凍器に戻される前に、絶縁スリーブからサンプルをサンプルラックに追加することができ、且つサンプルをサンプルラックから取り外すことができる。【選択図】図１５

Description

本出願は、２０１５年３月３０日出願の米国仮特許出願第６２／１４０，１５７号明細書の利益を主張する。上記出願の全教示が参照により本明細書に組み入れられる。

凍結保存は、生物学的物質の完全性を長期の保存期間にわたって維持するために必須のプロセスである。十分に低い温度では、このような物質の全ての化学プロセス及び生物学的機能は、効果的に停止され、ほぼあらゆる期間にわたって安全にこのような物質を保存することが可能である。極低温保存冷凍器は、多数の生物学的サンプル又は他のサンプルを収容するために絶縁され、且つ制御された極低温環境を提供することにより、このような保存を可能にする。典型的な保存冷凍器では、サンプルは、ラック又はトレーに装着され、これらのラック又はトレーはそれぞれいくつかのサンプルを保持する。ラック又はトレーは、冷凍器の極低温環境から手動で取り出され、保存冷凍器からサンプルを取り出すため又は保存冷凍器にサンプルを追加するためにラック又はトレーが使用者に提示される。

本開示の実施形態の例は、冷凍器及び自動回収システムを含む極低温保存システムを提供する。冷凍器は、複数のサンプルラックを極低温環境に保存し、且つ冷凍器の上部のポートを介した極低温環境へのアクセスを可能にするドアを備える。回収システムは、駆動系と、絶縁スリーブと、ラックプーラーとを含み得る。駆動系は、冷凍器の上部に取り付けることができ、且つサンプルラックを回転させて、サンプルラックのうちの選択された１つをポートに整合させるように動作する。絶縁スリーブは、選択されたサンプルラックをポートの上に収容し、且つサンプルラックからの選択されたサンプルボックスへの使用者によるアクセスを可能にするスリーブポートを備える。ラックプーラーは、冷凍器の上部に取り付けることができ、且つ選択されたサンプルラックに係合して、このラックを、冷凍器ポートを介して持ち上げて絶縁スリーブ内に入れるように動作する。

更なる実施形態では、冷凍器は、複数のサンプルラックのそれぞれを対応するラック上部によって吊るすように構成されたラックキャリアを更に備えることができる。ラックキャリアは、複数の開口を有するラックマウントを備えることができ、このラックマウントは、複数のサンプルラックのそれぞれを複数の開口のそれぞれ１つにおいて吊るす。開口のそれぞれは、ラックマウントの上面から垂直方向に延在するガイドを更に備えることができ、このガイドは、それぞれのサンプルラックを開口内で中心に合わせるように適合されている。駆動系は、シャフトに係合してラックキャリアを回転させることができる。このような構成では、ラックキャリアは、ラックマウントを更に備えることができ、シャフトが実質的にラックマウントによってラックキャリアを吊るす。ラックキャリアはまた、複数のサンプルラックの対応する１つに近接してそれぞれ配置された複数のレールも備えることができる。

なお更なる実施形態では、複数のラックのそれぞれは、ラックの上部にガイドプレートを備えることができ、このガイドプレートは、ラックプーラーに係合するための少なくとも１つの構造を備える。回収システムは、ドアを自動的に開放及び閉鎖するためのアクチュエーターも備えることができる。このシステムは、絶縁スリーブ及びラックプーラーの一方又は両方を冷凍器の上部に取り付けるように構成されたマウントを更に備えることができる。このマウントは、複数のサンプルラックへの手動アクセスを可能にするために、絶縁スリーブをポートから離して手動で再配置できるようにする。このマウントは、回収システムの電力状態と無関係に手動再配置を可能にする手動解放部を更に備えることができる。

別のなお更なる実施形態では、ラックプーラーは、選択されたサンプルラックを、選択されたサンプルボックスをスリーブポートに整合させる位置まで持ち上げるように動作することができる。絶縁スリーブは、選択されたサンプルボックスがスリーブポートに整合されるときに、選択されたサンプルラックの他のサンプルボックスへのアクセスを防止することもできる。絶縁スリーブは、排出ガスを絶縁スリーブ内に案内するための入口を更に備えることができる。回収システムは、サンプルラックのうちの選択された１つを持ち上げて絶縁スリーブ内に入れる前に、排出ガスを絶縁スリーブ内に案内することができる。

なお更なる実施形態では、このシステムは、絶縁スリーブ及びラックプーラーをポートに向かって自動的に移動させるように動作するコンベヤを含み得る。絶縁スリーブ及びラックプーラーは、コンベヤによって冷凍器の上面に取り付けることができる。更に、冷凍器は、極低温液体で冷却される真空絶縁容器であり得る。

なお更なる実施形態は、極低温保存の方法を含み得る。複数のサンプルラックを、極低温環境を維持する冷凍器に保存することができる。サンプルラックを自動的に回転させて、サンプルラックのうちの選択された１つを、冷凍器の上部を介してポートに整合させることができる。ポートに対応するドアを自動的に開放することができ、及び選択されたサンプルラックを把持装置によって自動的に係合させることができる。次いで、選択されたサンプルラックを、ポート及び冷凍器の外部の絶縁スリーブを介して把持装置によって自動的に持ち上げることができる。選択されたサンプルラックの選択されたサンプルボックスを、絶縁スリーブのスリーブポートに自動的に整合させて、選択されたサンプルボックスへの使用者によるアクセスを可能にすることができる。

別のなお更なる別の実施形態は、サンプルを極低温環境から回収する方法を含み得る。冷凍器の上の絶縁スリーブ内で非制御環境を維持することができる。排出ガスを絶縁スリーブ内に案内することができる。サンプルラックを、冷凍器のポートを介して持ち上げて絶縁スリーブ内に入れて、絶縁スリーブのポートを介したラック内の少なくとも１つのサンプルへのアクセスを可能にすることができる。次いで、サンプルラックを絶縁スリーブから冷凍器内に下げることができる。絶縁スリーブは、冷凍器の上部に取り付けることができる。更に、サンプルラックを下げた後、非制御環境を絶縁スリーブ内に再導入することができる。

更なる実施形態では、極低温保存装置は、極低温環境を含む冷凍器と、冷凍器の上部を介して極低温環境へのアクセスを可能にするポートとを含み得る。冷凍器内部の回転ラックキャリアは、サンプル保存ラックを受容するように構成された複数のラック取り付け機構を備える。ラックキャリアは、サンプル保存ラックのそれぞれの上端部に結合されたインターフェイス部材によってサンプル保存ラックを固定する。ラックキャリアは、サンプル保存ラックを、ポートを介して手動で取り出すのを可能にし、及びラックキャリアは、モーターによって回転され、且つ冷凍器に結合された回収モジュールによるサンプル保存ラックの回収を可能にするように再構成することができる。冷凍器は、ラックキャリアに結合された回転軸受部材を有する軸受と、冷凍器に結合された静止レースとを備える。手動動作の場合、軸受は、静止レースが回転軸受部材に結合されるときにラックキャリアを支持するように構成されている。冷凍器は、冷凍器の少なくとも一部を通る駆動シャフトを提供するシャフトインターフェイスも備える。自動回転を可能にするために、駆動シャフトは、モーターに結合するように構成された外側部分と、ラックキャリアに結合された内側部分とを有する。冷凍器を構成するために、駆動シャフトは、回転軸受部材を静止レースから切り離すためにラックキャリアの垂直方向の移動を可能にする。駆動シャフトは、回転軸受部材が静止レースから切り離されるときにラックキャリアを支持するように構成されている。

一部の実施形態では、サンプル保存ラックは、インターフェイス部材によってラック取り付け機構から吊るされる。モーターに結合している駆動シャフトは、回転軸受を静止レースから持ち上げることができ、且つモーターが駆動シャフトを介してラックキャリアを支持して、ラックキャリアを水平にすることを可能にする。

極低温保存装置は、手動回転構成及び自動回転構成を有することができ、手動回転構成では、ラックキャリアは回転軸受に支持され、自動回転構成では、ラックキャリアは、モーターに結合された駆動シャフトから吊るされる。駆動シャフトのモーターへの結合により、ラックキャリアが回転軸受から持ち上げられ、構成可能な極低温保存装置が手動回転構成から自動回転構成に変換される。一部の実施形態では、自動回転構成において、モーターが駆動シャフトを介してラックキャリアの重量を支持する。ラック取り付け機構を駆動シャフトの内側端部に結合することができ、このラック取り付け機構がラックキャリアを支持する。

一部の実施形態では、駆動シャフトの外側端部は、駆動シャフトをモーターアセンブリの対応するねじにねじ込むように適合されたねじ山を備え、駆動シャフトをモーターアセンブリの対応するねじにねじ込むことにより、ラックキャリアが軸受から持ち上げられる。

一部の実施形態では、冷凍器は、ある量の極低温液を更に含み、ラックキャリアの下側部分がある量の極低温液中に延在する。この下側部分に熱接触している上部プレートは、ラック取り付け機構による、ある量の極低温液への熱の伝導を可能にし、サンプル保存ラック上に冷却熱量を発生させる。

一部の実施形態では、インターフェイス部材のそれぞれは、位置合わせピンを受容するように適合された貫通孔を備え、これらの貫通孔は、インターフェイス部材上の全ての霜が位置合わせピンによって貫通孔から押し出されることを可能にする。

一部の実施形態では、回転軸受は、球面機構及びこの球面機構の表面の一部を取り囲んでいる対応する軸受面を備える球面軸受とすることができ、この球面機構は、駆動シャフトに組み込むことができ、対応する軸受面を冷凍器に結合することができ、及び駆動シャフトのモーターへの結合により、球面機構が対応する軸受面から持ち上げられて分離される。

一部の実施形態では、冷凍器の上部の外面は、モーターを冷凍器に固定するように適合された取り付け点を備える。取り付け機構は、構成可能な極低温保存装置が自動構成にあるとき、モーター及びラックキャリアの重量を支持する。取り付け点は、モーター及びラックキャリアの水平化を可能にし得る。

一部の実施形態では、冷凍器の上部の外面は、回収モジュールを固定するように適合された少なくとも１つの取り付け機構を備え、この回収モジュールは、冷凍器にアクセスして、インターフェイス部材によってラックキャリアにおける複数のサンプル保存ラックのうちの選択された１つに係合して、このサンプル保存ラックのうちの選択された１つを、ドアを介して持ち上げて回収モジュール内に入れるように構成されている。

一部の実施形態では、各インターフェイス部材は、その少なくとも２つの相反する側面から突き出た３つの位置合わせピンを備え、及び上部プレートに組み込むことができる各ラック取り付け機構は、インターフェイス部材の各位置合わせピンを受容するように適合された対応する溝を更に備える。一部の実施形態では、複数のラック取り付け機構のそれぞれの対応する開口は、サンプル保存ラックがラック取り付け機構を介して又はラック取り付け機構を有する上部プレートの対応する開口を介して下げられるときに、複数のサンプル保存ラックの１つの底端部を案内するための対応する開口を取り囲んでいるガイドフィンを備える。一部の実施形態では、各対応する開口を取り囲んでいるガイドフィンは、対応する溝を備える。受容されると、３つの位置合わせピン及び対応する溝は、インターフェイス部材及び取り付けられたサンプル保存ラックを３次元で拘束する。

本発明の別の実施形態の例は、冷凍器と、冷凍器の上部を介した極低温環境へのアクセスを可能にするドアとを有する極低温保存装置である。冷凍器は、回転軸受と、冷凍器を通る駆動シャフトを提供するシャフトインターフェイスであって、この駆動シャフトが、モーターに結合されるように適合された外側端部及び冷凍器内部の内側端部を有する、シャフトインターフェイスと、冷凍器内部のある定量の極低温液であって、冷凍器の内部の底面に貯められる、ある量の極低温液と、複数のサンプル保存ラックを保持する冷凍器の内部に配置されたラックキャリアとを備える。ラックキャリアは、複数のラック取り付け機構を有する上部プレートを備え、これらのラック取り付け機構のそれぞれが上部プレートの対応する開口を介してサンプル保存ラックを受容するように適合されている。ラックキャリアの下側部分は、ある量の極低温液中に延在する。上部プレートは、ラックキャリアの下側部分によって極低温液に熱接触し、且つある量の極低温液に熱を伝導して、サンプル保存ラック上に熱量を発生させる。

本発明の更に別の実施形態の例は、手動動作冷凍器を自動動作冷凍器に変換する方法であり、この方法は、冷凍器の上部を通る駆動シャフト及び冷凍器の内部に配置されたラックキャリアを有する冷凍器を用意するステップであって、このラックキャリアが軸受に支持され、且つ駆動シャフトによって支持されるように適合されている、ステップと、冷凍器の上部の外面にモーターを取り付けるステップと、駆動シャフトを用いてラックキャリアを回転軸受から持ち上げるステップであって、この持ち上げによってラックキャリアが駆動シャフトによって支持されるようになる、ステップと、駆動シャフトをモーターに固定するステップとを含む。

一部の実施形態では、駆動シャフトはねじ端部を備え、駆動シャフトを用いて回転軸受をラックキャリアから持ち上げるステップは、駆動シャフトねじ付き端部をモーターアセンブリの対応するねじにねじ込み、従って、回転軸受をラックキャリアから持ち上げるステップを含み得る。駆動シャフトのねじ付き端部をモーターアセンブリにねじ込むステップは、冷凍器の上部のドアを介してラックキャリアを手動回転するステップを含み得る。

更なる実施形態は、ブラケットと、把持モジュールと、このブラケットと把持モジュールとの間に延在するシャフトとを備える、サンプルラックに係合するための装置を含む。このブラケットは、自動回収システムに結合するように構成することができ、把持モジュールは、サンプルラックの取り付け面に係合するように構成することができる。この装置はまた、水分を把持モジュールから離れる方向に誘導するように構成された少なくとも１つの水分ダイバーターも備えることができる。把持モジュールは、取り付け面に選択的にロックするように構成されたラッチを更に備えることができ、このラッチは、シャフト内に配置されたロッドの回転によって制御されるように構成することができる。シールは、シャフト内の位置において、且つ把持モジュールの上部に近接してロッドを包囲することができる。水分ダイバーターは、水分を把持モジュールの下側から離れる方向に誘導するように構成された傾斜リーフを備える水滴シールドを備える。把持モジュールはまた、把持モジュールの底面から下方に延在する少なくとも１つのスペーサーピンも備えることができ、このスペーサーピンは、把持モジュールが取り付け面に係合されるときに、サンプルラックの取り付け面に接触するように構成されている。

なお更なる実施形態は、サンプルラックに係合する方法を含む。把持モジュールは、把持モジュールのスペーサーがサンプルラックの取り付け面に接触するまでその取り付け面に向かって下げられ、把持モジュールの底面が取り付け面から分離される。次いで、把持モジュールを係合させて取り付け面にラッチする。次いで、把持モジュールをサンプルラックと共に持ち上げることができる。スペーサーは、スペーサーピンを備えることができる。

前述は、同様の参照符号が異なる図の全てにおいて同じ部品を指す添付の図面に例示されているように、本発明の実施形態の例に関する以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。これらの図面は、正確な縮尺である必要はなく、代わりに本発明の実施形態を例示することに重点が置かれている。

開示される実施形態の態様による構成可能な極低温保存装置の図である。 開示される実施形態の態様による極低温保存冷凍器の図である。 開示される実施形態の態様による極低温保存冷凍器の別の図である。 開示される実施形態の態様によるラックキャリア及び上部プレートの切欠図である。 開示される実施形態の態様による、取り付けられたインターフェイス部材を有する保存ラックの図である。 ラックキャリア及び上部プレートの図であり、上部プレートは、開示される実施形態の態様による複数のサンプル保存ラックを、それらのそれぞれのインターフェイス部材によって固定している。 ラックキャリア及び上部プレートの別の図であり、上部プレートは、開示される実施形態の態様による複数のサンプル保存ラックを、それらのそれぞれのインターフェイス部材によって固定している。 図５Ａの上部プレート及び組み込まれたラック取り付け機構の図であり、開示される実施形態の態様による、インターフェイス部材の位置合わせピンとラック取り付け機構との間のインターフェイスを示す。 開示される実施形態の態様による、駆動シャフト及びモーターに結合されたラックキャリアを備えた極低温保存冷凍器の断面図である。 開示される実施形態の態様による、手動動作用に構成されたラックキャリアを備えた極低温保存冷凍器の断面の等角図である。 開示される実施形態の態様による図７及び図８の駆動シャフトの図である。 開示される実施形態の態様による、冷凍器からサンプル保存ラックが取り外された回収モジュールの図である。 開示される実施形態の態様による、サンプル保存ラックのインターフェイス部材に結合している回収モジュールの把持アセンブリの図である。 開示される実施形態の態様による、サンプル保存ラックのインターフェイス部材に結合している回収モジュールの把持アセンブリの別の図である。 開示される実施形態の態様による、サンプル保存ラックのインターフェイス部材に結合された把持アセンブリの断面図である。 開示される実施形態の態様による、サンプル保存ラックのインターフェイス部材に結合された把持アセンブリの別の断面図である。 開示される実施形態の態様による、インターフェイス部材に結合している把持アセンブリのラッチの図である。 開示される実施形態の態様による、インターフェイス部材に結合している把持アセンブリのラッチの別の図である。 開示される実施形態の態様による、インターフェイス部材に結合している把持アセンブリのラッチのさらに別の図である。 一実施形態における手動把持装置を例示する図である。 一実施形態における自動回収システムを例示する図である。 一実施形態における自動駆動系を例示する図である。 図１６の駆動系で動作可能な冷凍器ドアを例示する図である。 一実施形態におけるラックプーラーアセンブリを例示する図である。 一実施形態における把持アセンブリを例示する図である。 一実施形態における把持アセンブリを例示する別の図である。 一実施形態における絶縁スリーブを例示する図である。 一実施形態における絶縁スリーブを例示する別の図である。 一実施形態における絶縁スリーブを例示するさらに別の図である。 一実施形態における絶縁スリーブを例示するさらに別の図である。 一実施形態におけるコンベヤ及びその動作を例示する図である。 一実施形態におけるコンベヤ及びその動作を例示する別の図である。 一実施形態におけるコンベヤ及びその動作を例示するさらに別の図である。 コンベヤとラックプーラーアセンブリとの接合部を例示する図である。 手動アクセスのためのラックプーラーアセンブリの回転を例示する図である。 手動アクセスのためのラックプーラーアセンブリの回転を例示する別の図である。 一実施形態における、制御装置を含む自動極低温保存システムのブロック図である。 一実施形態における、自動極低温保存システムからのサンプルの回収プロセスの流れ図である。 更なる実施形態における自動極低温冷凍器を例示する図である。 更なる実施形態における自動極低温冷凍器を例示する別の図である。 更なる実施形態における自動極低温冷凍器を例示するさらに別の図である。 一実施形態における、駆動シャフトに係合してロックするためのモーターアセンブリの一部を例示する図である。 一実施形態における、駆動シャフトに係合してロックするためのモーターアセンブリの一部を例示する別の図である。 更なる実施形態における把持アセンブリを例示する図である。 更なる実施形態における把持アセンブリを例示する別の図である。 更なる実施形態における把持アセンブリを例示するさらに別の図である。 更なる実施形態における把持アセンブリを例示するさらに別の図である。

本発明の実施形態の例の説明は以下の通りである。

図１は、開示される実施形態の態様による構成可能な極低温保存装置の図である。図１は、冷凍器１２０及び自動システム１０５を含む構成可能な極低温保存装置１００を示し、この自動システム１００は、回収モジュール１１０、回転モーターセンブリ１３０、及び冷凍器１２０に取り付けられた冷凍器ドア１４０を有する。冷凍器１２０は、冷凍器カバー１２１及び外壁１２３を備える。例示されている実施形態では、冷凍器１２０は、円筒容器であるが、この冷凍器は、例えば、長方形の箱などの任意の形状を有することができる。一部の好ましい実施形態では、冷凍器１２０は、真空絶縁空間（例えば、デュワー瓶）によって内壁又はシェルから分離された外壁又はシェルを備える。冷凍器カバー１２１の外部は、モーターアセンブリ１３０の取り付けを可能にするモーターマウント１３９を備える。極低温冷媒ポート１０９は、極低温冷媒、例えば、液体窒素などを冷凍器１２０の内室に対して流入及び流出させる。最後に、回収モジュール１１０に近接して冷凍器１２０の前方に配置された任意選択の階段１０８により、操作者が回収モジュール１１０へアクセスすることができる。

動作中、冷凍器１２０は、複数のサンプル保存ラック（不図示）を備えた内室内の極低温環境を維持する。回収モジュール１１０は、冷凍器カバー１２１のアクセスポート１２２を介して冷凍器１２０の内室にアクセスして、サンプル保存ラック（不図示）の１つを回収する。回収モジュール１１０が冷凍器１２０内のいずれのサンプル保存ラックも回収できるようにするために、サンプル保存ラックは、ラックキャリア（図１には不図示）に収容され、このラックキャリアは、例えば、冷凍器１２０内の回転可能なドラムとすることができ、モーターアセンブリ１３０が、所与のサンプル保存ラックを回収モジュール１１０の下に配置するためにラックキャリアの回転を制御する。

図２Ａ及び図２Ｂは、開示される実施形態の態様による極低温保存冷凍器の図である。図２Ａは、手動アクセス用に構成された極低温保存冷凍器１２０を示す。手動アクセス用に構成された場合、自動準備構成（ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ−ｒｅａｄｙ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）で同様に言及されるように、冷凍器１２０は、回収モジュール１１０、モーターアセンブリ１３０、及び自動ドア１４０（図１に図示されている）を備えない。代わりに、冷凍器カバー１２１は、回収モジュール１１０を固定するように構成された取り付けラック２２４、このカバー１２１から突き出た、シール２３２によって覆われた駆動シャフト２３１を備え、取り付けスタッドがこの駆動シャフト２３１との結合のためにモーターアセンブリを冷凍器カバー１２１に固定するように配置されている。冷凍器１２０のアクセスポート１２２は、標準的な円形の極低温冷凍器のドア（不図示）に対応するように構成されている。シール２３２は、例えば、冷凍器への水分の進入の防止及び冷却ガスの冷凍器からの漏えい防止に役立つ。一部の実施形態では、駆動シャフト２３１は、熱の冷凍器内への伝導を最小限にするために熱伝導性の低い材料から構成される。

図２Ｂは、図２Ａの冷凍器１２０を上から見た図である。図２Ｂは、冷凍器カバー１２１のアクセスポート１２２を介して冷凍器１２０の内部に配置されたラックキャリア（図３に３６０として示されている）の上部プレート２５０を示す。冷凍器１２０の内部のラックキャリア（回転可能なドラムとして示されている）は、複数のサンプル保存ラックを保持して、冷凍器１２０の内部を回転させてアクセスポート１２２を介した各サンプル保存ラックへのアクセスを可能にするように構成されている。複数のサンプル保存ラックを保持するために、ラックキャリアの上部プレート２５０は、複数のインターフェイス部材２７０を保持し、各インターフェイス部材２７０は、サンプル保存ラック（図２Ｂには不図示）の上部に取り付けられ、ラックキャリア内の各サンプル保存ラックの上部を正確に位置合わせする。ラックキャリアの上部プレート２５０にインターフェイス部材２７０を正確に位置合わせすることにより、回収モジュール１１０を冷凍器１２０に取り付けることができ、且つ駆動シャフト２３１により上部プレート２５０を回転させることによって各インターフェイス部材２７０の位置に正確にアクセスすることができる。手動動作では、階段１０８に立っている使用者がアクセスポート１２２を介して上部プレート２５０に到達して、この上部プレート２５０を手動で回転させて、所望のインターフェイス部材２７０を自らに提示し、及び使用者は、アクセスポート１２２を介してインターフェイス部材２７０及びサンプル保存ラックを引っ張ることにより、インターフェイス部材２７０に取り付けられたサンプル保存ラックを回収することができる。

図３は、開示される実施形態の態様によるラックキャリアドラム及び上部プレートの切欠図である。図３は、上部プレート２５０の周りに配置された複数のラック取り付け機構３５１を有する上部プレート２５０を備えたラックキャリア３６０を示す。ラックキャリア３６０は、外壁３６１及び底部プレート３６３を備える。外壁３６１は、冷凍器１２０の底部に貯められた極低温液（不図示）に接触するように構成された、底部プレート３６３の下側の下部３６２につながっている。極低温液に接触することにより、外壁３６１の下部３６２は、熱を上部プレート２５０から極低温液に伝導し、プレート２５０は、ラックキャリア３６０上の冷却熱量である。この熱量の存在により、ラックキャリア３６０の上での熱吸収の増加によってラックキャリア３６０の熱保存効率が改善され、これにより、ラックキャリア３６０の内部での温度勾配が小さくなる。適切な構成は、例えば、参照によりその全開示内容が本明細書に組み入れられる、「Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｏｇｅｎ Ｆｒｅｅｚｅｒ」という名称の米国特許第６，３９３，８４７号明細書に示されている。好ましい実施形態では、ラックキャリアは、熱伝導及び冷凍器内での熱均一性を促進するために高い熱伝導率を有する材料（例えば、アルミニウム）から構成される。

また、図３に示されているように、垂直支持パネル３６６とも呼ばれる３枚の安定化フィンがラックキャリア３６０の中心シャフト３６５から外向きに放射状に延在する。垂直支持パネル３６６は、ラックキャリア３６０の剛性を高めるために外壁３６１、底部パネル３６３、及び上部プレート２５０に取り付けることができる。上部プレート２５０は、外壁３６１又は中心シャフト３６５に接続することができる。上部プレート２５０の駆動シャフト開口３５２により、駆動シャフト２３１がラックキャリア３６０の上部プレート２５０又は中心シャフト３６５に結合し、モーターアセンブリ１３０が駆動シャフト２３１に連結されたときにラックキャリア３６０を回転させることができる。

実施において、上部プレート２５０の各ラック取り付け機構３５１は、サンプル保存ラック（図４に４８０として示されている）を受容する大きさの開口と、この開口内にサンプル保存ラックを適切な位置に配置する支持構造とを備え、この支持構造により、図５に示されているように、ラックキャリア３６０の底部プレート３６３に支持されずに各サンプル保存ラックを上部プレート２５０から吊すことができる。加えて、ラックキャリア３６０は、上部プレート２５０の各ラック取り付け機構３５１の下の垂直空間に近接して位置する支持タブ３６４を備える。支持タブ３６４は、この支持タブに近接したサンプル保存ラック内に保存されたサンプルトレーがサンプル保存ラックから離れるのを防止し、且つラックキャリア３６０の回転中のサンプル保存ラックの移動を止める。

図４は、開示される実施形態の態様によるインターフェイス部材が取り付けられた保存ラックの図である。図４は、サンプル保存ラック４８０の上部に取り付けられたインターフェイス部材２７０を有するサンプル保存ラック４８０を示す。サンプル保存ラック４８０は、サンプル保存ラックの長さにわたって垂直方向に配置された複数の棚４８１の１つの上に各サンプル保存トレーを配置することにより、保存ボックスとも呼ばれる複数のサンプル保存トレー（不図示）を保持するように構成されている。各棚４８１は、この棚４８１にサンプル保存トレー（不図示）を保持するように構成された摩擦ばねクリップ４８３の対を有する。サンプル保存ラック４８０は、長方形のサンプル保存トレー（例えば、図２０Ａ〜図２０Ｃに示されている）を保持するように構成されて例示されているが、このサンプル保存ラックは、あらゆる形状のサンプル保存トレーを保持するように構成することができる。例えば、一部の実施形態では、サンプル保存トレー及びサンプル保存ラックは、三角形又はパイ形の水平断面を有する。

また、図４に示されているように、サンプル保存ラック４８０の上部に取り付けられたインターフェイス部材２７０は、任意選択のハンドル４７１を備え、このハンドル４７１は、サンプル保存ラック４８０がインターフェイス部材２７０から吊るされていて、このインターフェイス部材２７０がラックキャリア３６０の上部プレート２５０に支持されているときに、サンプル保存ラック４８０の手動の回収を可能にする。インターフェイス部材２７０はまた、このインターフェイス部材２７０の３つの対応する側面から外側に突き出た３つの位置合わせピン４７２も備える。位置合わせピン４７２は、サンプル保存ラック４８０の外形を越えて延在し、且つ上部プレート２５０上のラック取り付け機構３５１に接触するように配置されている。

図５Ａ及び図５Ｂは、開示される実施形態の態様による、それぞれの対応するインターフェイス部材によって複数のサンプル保存ラックを固定する上部プレートを備えたラックキャリアの図である。図５Ａは、サンプル保存ラック４８０の配置を示すために外壁３６１の一部が除去されているラックキャリア３６０の斜視図を示し、このサンプル保存ラック４８０は、回転可能な保存ドラム３６０の上部プレート２５０に固定され、インターフェイス部材２７０がサンプル保存ラック４８０の上部に取り付けられている。また、各サンプル保存ラック４８０に対して配置された支持タブ３６４も示されている。

図５Ｂは、回転可能な保存ドラム３６０の上部プレート２５０に固定されたサンプル保存ラック４８０の配置を示すために外壁３６１の一部が除去されているラックキャリア３６０の下方からの斜視図を示す。サンプル保存ラック４８０は、上部プレート２５０から吊るされ、ラックキャリア３６０の底部プレート３６３には接触していない。こうすることにより、ラックキャリア３６０におけるサンプル保存ラック４８０の位置は、図６により詳細に示されているように上部プレート２５０によって決まる。

図６は、開示される実施形態の態様による、インターフェイス部材の位置合わせピンとラック取り付け機構との間の接合部分を示す図５Ａの上部プレート及び一体型ラック取り付け機構の図である。図６は、インターフェイス部材２７０をそれぞれ支持する複数のラック取り付け機構３５１を有するラックキャリア３６０の上部プレートを示す。ラック取り付け機構３５１は、サンプル保存ラック４８０が上部プレート２５０を通過するときにこのサンプル保存ラック４８０を位置合わせするように配置された傾斜ガイドフィン６５２を備える。各ガイドフィン６５２は、Ｖ型ノッチ６５３又は平面ノッチ６５４を備え、各ノッチ６５３、６５４は、各インターフェイス部材２７０の３つの位置合わせピン４７２の１つを受容するように配置されている。２つのＶ型ノッチ６５３が一緒にインターフェイス部材２７０の位置を上部プレート２５０の平面に制約し、Ｖ型ノッチ６５３と平面ノッチ６５４とが一緒にインターフェイス部材２７０の位置を上部プレート２５０の主平面に対して直角な軸に制約する。

図７は、開示される実施形態の態様による、ラックキャリアが駆動シャフト及びモーターに結合された極低温保存冷凍器の断面図である。図７は、モーターアセンブリ１３０及び自動ドア１４０が取り付けられた自動構成の冷凍器１２０を示す。ラックキャリア３６０は、冷凍器１２０の内壁７２５内に配置され、モーターアセンブリ１３０に連結された駆動シャフト２３１によって支持されている。冷媒アクセスポート１０９は、冷凍器の底部ゾーン７２９に極低温液を供給し、この極低温液は、貯めて、ラックキャリア３６０の外壁３６１の下部３６２に接触させて上部プレート２５０を冷却することができる。駆動シャフト２３１は、冷凍器カバー１２１に結合されたレース７２９に支持されるように構成された球面軸受７３３を備える。手動動作の構成では、ラックキャリア３６０は、駆動シャフト２３１から吊るされ、レース７２９に収容された球面軸受７３３によって支持される。一部の実施形態では、駆動シャフト２３１は、冷凍器が自動回転用に構成された場合にのみ存在し得る。例えば、ラックキャリア３６０は、駆動シャフト２３１を用いずに、手動動作の軸受によって十分に支持することができる。図７に示されている自動構成では、ラックキャリア３６０は、駆動シャフト２３１から吊るされ、この駆動シャフト２３１は、例えば、歯車装置により、モーターアセンブリ又は外部駆動系から支持され得る。

冷凍器が形成される場合、冷凍器１２０の外壁１２３と内壁７２５との間で真空引きされ、内壁７２５が真空の維持によるこの内壁７２５への応力の結果として僅かに変形し得る。内壁７２５の全ての変形の結果、レース７２９の位置が正確に制御されず、及び手動動作中、駆動シャフト２３１の球面軸受７３３がレース７２９の上のラックキャリア３６０の重量を支持しているときに、ラックキャリア３６０の回転により、駆動シャフト２３１の長軸の歳差運動が起こり得る。駆動シャフト２３１の歳差運動は、手動回転中には重要ではないが、ラックキャリアの自動回転中にモーターアセンブリ１３０の内部部品に応力が誘導され、結果としてモーターマウント１３９に応力が誘導されることにより、駆動シャフト２３１に取り付けられたモーターアセンブリ１３０が損傷し得る。加えて、サンプル保存ラック４８０の自動回収は、冷凍器１２０の正確で予測可能な位置でインターフェイス部材２７０に結合する自動装置を必要とする。

引き続き図７を参照すると、モーターアセンブリ１３０及びモーターマウント１３９に対する応力を低減するため、及び冷凍器１２０の上部プレート２５０を水平にすることによってインターフェイス部材２７０を正確に位置合わせするために、駆動シャフト２３１がモーターアセンブリ１３０によってレース７２９から解放される。モーターマウント１３９は、モーターアセンブリ１３０を水平にすることができ、結果として、ラックキャリア３６０及び上部プレート２５０が冷凍器１２０の内部で水平になる。モーターアセンブリ１３０による駆動シャフト２３１の回転に対する上部プレート２５０の位置の精度を更に高めるために、ラックキャリア３６０は、上部プレート２５０によって駆動シャフトに連結することができ、且つ上部プレート２５０を接続ディスク７３４によって駆動シャフト２３１に直接連結することができる。上部プレート２５０を駆動シャフト２３１に直接連結しないと、回転可能な冷凍器３６０に加えられるトルクがこの回転可能な冷凍器３６０を回転させて、上部プレート２５０の位置と駆動シャフト２３１の回転との間の精度を低下させ得る。

図８は、開示される実施形態の態様による、手動動作用に構成されたラックキャリアを備えた極低温保存冷凍器の断面等角図である。図８は、冷凍器カバー１２１のアクセスポート１２２を介したラックキャリア３６０への手動アクセス及びラックキャリア３６０の回転用に構成された冷凍器を示す。駆動シャフト２３１は、連結ディスク７３４によってラックキャリア３６０の上部プレート２５０に結合され、駆動シャフト２３１の球面軸受７３３がレース７２９に支持されている。このようにして、使用者は、グローブをした手を冷凍器１２０内に入れて、ラックキャリア３６０を、レース７２９を中心に回転させる。使用者は、所望のインターフェイス部材２７０をアクセスポート１２２に合わせたら、このインターフェイス部材２７０のハンドル４７１を把持し、且つサンプル保存ラック４８０を、アクセスポート１２２を介して取り出して、このサンプル保存ラック４８０を冷凍器１２０から回収する。

サンプル保存ラック４８０の自動回転及び回収用に冷凍器１２０を構成するために、モーターアセンブリがモーターマウント２３９及び駆動シャフト２３１に取り付けられる。球面軸受７３３をレース７２９から持ち上げるために、駆動シャフトは、ねじ付き外側端部（図９に９３４として示されている）を備えることができる。駆動シャフト２３１のねじ付き外側端部により、ラックキャリア３６０を回転させて駆動シャフト２３１をモーターアセンブリ１３０内にねじ込み、球面軸受７３３をレース７２９から持ち上げることができる。持ち上げられると、駆動シャフト２３１をモーターアセンブリ１３０の所定の位置にロックして、駆動シャフト２３１の更なるねじ込み又はねじ戻しを防止することができる。駆動シャフト２３１の持ち上げ及びロックのプロセスは、図１６及び図２７Ａ〜図２７Ｂを参照して以下に更に詳細に説明される。

図９は、開示される実施形態の態様による図７及び図８の駆動シャフトの図である。図９は、モーターアセンブリ１３０内にねじ込まれるように適合されたねじ付き外側端部９３４、連結ディスク７３４に結合されるように又は上部プレート２５０に直接結合されるように適合された内側端部９３５、及び球面軸受７３３を備える駆動シャフト２３０を示す。

図１０は、開示される実施形態の態様による、冷凍器からサンプル保存ラックを取り出す回収モジュールの図である。図１０は、回収モジュール１１及び冷凍器１２０を備える構成可能な極低温保存装置１００を示す。自動用に構成するために、把持アセンブリ１０１１を備える回収モジュール１１０が冷凍器カバー１２１に固定され、駆動シャフトがラックキャリア３６０を持ち上げてモーターアセンブリ１３０に結合させて、このラックキャリア３６０の自動回転を可能にする。動作中、モーターアセンブリ１３０がラックキャリア３６０を所望の位置に回転させ、把持アセンブリ１０１１が冷凍器内に下げられてサンプル保存ラックのインターフェイス部材２７０に結合し、冷凍器１２０のアクセスポート１２２を介してサンプル保存ラック４８０を回収又は収容する。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、開示される実施形態の態様による、サンプル保存ラックのインターフェイス部材に結合する回収モジュールの把持アセンブリの図である。図１１Ａは、把持モジュール１１１２が下端部に配置された把持アセンブリ１０１１、及びインターフェイス部材２７０が取り付けられたサンプル保存ラック４８０を示す。把持モジュール１１１２は、インターフェイス部材２７０に結合してサンプル保存ラック４８０を把持アセンブリ１０１１に固定するように適合されている。把持モジュール１１１２は、位置合わせピン１１１３、ばね突き出しピン１１１４、及び検出ロッド１１１６を備える。インターフェイス部材２７０は、取り付け開口１１７４を支持する取り付け面１１７３、円形位置合わせ孔１１７５、及び楕円形位置合わせ孔１１７６を備える。位置合わせピン１１１３は、取り付け開口１１７４内のＴ型ラッチ（不図示）に係合する前に把持モジュール１１１２を取り付け面１１７３に対して正確に位置合わせするために設けられている。

動作中、把持モジュール１１１２がインターフェイス部材２７０に対して下げられ、把持モジュール１１１２が取り付け面１１７３に近づくと、位置合わせピン１１１３が位置合わせ孔１１７５、１１７６に進入する。楕円形位置合わせ孔１１７６は、インターフェイス部材２７０の熱収縮又は熱膨張が、位置合わせピン１１１３の両方の位置合わせ孔１１７５、１１７６への進入を阻止するのを防止する。位置合わせピン１１１３に結合すると、円形位置合わせ孔１１７５が把持モジュール１１１２を把持面１１７３の平面に配置し、楕円形位置合わせ孔１１７６が、把持モジュール１１１２の回転を円形の位置合わせ孔１１７５の中心線を中心とした回転に制約する。ばね突き出しピン１１１４は、把持モジュール１１１２が取り付け面１１７３に対して押圧されると、取り付け面１１７３によって圧縮される。ばね突き出しピン１１１４の圧縮により、インターフェイス部材２７０を把持モジュール１１１２から離れる方向に押す力が生じ、この力は、例えば、取り付け面１１７３と把持モジュール１１１２との間の氷又は霜から生じ得るあらゆる接着を克服することにより、後の把持モジュールの取り付け面１１７３からの切り離しに役立つ。図１３Ａ〜図１３Ｃに示されているように、把持モジュール１１１２が下げられると、検出ロッド１１１６は、例えば、取り付け面１１７３に接触するときに撓むことができ、この撓みを使用して、取り付け面１１７３の位置を検出し、いつ結合動作を開始できるかを示す。

また、取り付け面１１７３の既知の位置を考慮すると、この取り付け面１１７３に接触する前に生じている取り付け面１１７３上の霜との接触の結果として予想よりも早く撓むことにより、検出ロッド１１１６を用いて、取り付け面１１７３に集積した霜を検出することができる。加えて、取り付け面１１７３の３つ全ての開口１１７４〜１１７６は、インターフェイス部材２７０上の霜が、把持モジュール１１１２がインターフェイス部材２７０に結合するときにこれらの開口の内部で圧縮されて氷になるのを防止するための貫通孔である。

図１１Ｂは、インターフェイス部材２７０に結合した把持アセンブリ１０１１の把持モジュール１１１２を示す。図示されている位置では、ばね突き出しピン１１１４は、インターフェイス部材２７０に対して圧縮され、検出ロッド１１１６がインターフェイス部材２７０によって上方に押されている。加えて、位置合わせピン１１１３は、位置合わせ孔１１７５、１１７６内に配置されている。

図１２Ａ及び図１２Ｂは、開示される実施形態の態様による、サンプル保存ラックのインターフェイス部材に結合された把持アセンブリの断面図である。図１２Ａは、サンプル保存ラック４８０のインターフェイス部材２７０に結合した把持アセンブリ１０１１の把持モジュール１１１２を示す。図１２Ｂは、図１２Ａの詳細Ｂの拡大図である。図１２Ｂは、インターフェイス部材２７０の位置合わせ孔１１７５、１１７６の内部にある把持モジュール１１１２の位置合わせピン１１１３を示す。Ｔ型ラッチ１２１８がインターフェイス部材２７０の取り付け面１１７３の下に位置している。Ｔ型ラッチ１２１８は、把持アセンブリ１０１１の内部のラッチシャフト１２１７に連結されている。Ｔ型ラッチ１２１８は、図１３Ａ〜図１３Ｃに示されているように、取り付け面１１７３の取り付け開口１１７４を通過して、取り付け面１１７３の下で回動してインターフェイス部材２７０を把持モジュール１１１２に固定するように構成されている。

図１３Ａ〜図１３Ｃは、開示される実施形態の態様による、インターフェイス部材と結合している把持アセンブリのラッチの図である。図１３Ａは、インターフェイス部材２７０が把持アセンブリ１０１１に固定される前の把持アセンブリ１０１１のＴ型ラッチ１２１８を示す。図１３Ｂは、図１３Ａの詳細Ａの拡大図である。図１３Ｂは、把持アセンブリ１０１１の把持モジュール１１１２に対して配置されたインターフェイス部材２７０を示す。把持モジュール１１１２の位置合わせピン１１１３は、インターフェイス部材２７０の対応する位置合わせ孔１１７５、１１７６の内部にあり、Ｔ型ラッチ１２１８は、取り付け面１１７３のアダプター開口１１７４を通過している。図１３Ｃに示されているように、ラッチシャフト１２１７によるＴ型ラッチ１２１８の回動により、Ｔ型ラッチ１２１８の端部がインターフェイス部材２７０の取り付け面１１７３の下に配置され、把持アセンブリ１０１１は、インターフェイス部材２７０に結合されたサンプル保存ラック４８０を持ち上げることができる。

図１４は、手動グリッパー１４００の図である。手動グリッパー１４００は、図１０〜図１３Ｃを参照して上記された把持アセンブリ１０１１の機構と同等の機構を含むように構成することができるが、使用者による保存ラックの手動操作を可能にする機構も備えるように構成されている。特に、手動グリッパー１４００は、保存ラックのインターフェイス部材２７０に整合するように構成されたプレート、及びＴ型ラッチ１４１８の係合の前にプレート１４１２を取り付け面１１７３に対して正確に配置するように設けられた位置合わせピン１４１３を備えることができる。Ｔ型ラッチ１４１８は、下側シャフト１４１７に連結され、下側シャフト１４１７は、エンクロージャー１４１１を介して上側シャフト１４２０に係合している。上側シャフト１４２０は、使用者による手動操作のためのＴバー１４２２に連結されている。

エンクロージャー１４１１は、下側シャフト１４１７及びＴ型ラッチ１４１８をプレート１４１２に向かって引き込んだ位置に維持するように構成されたばね又は他の装置を収容することができる。しかしながら、使用者は、Ｔバー１４２２に下向きの力を加えて、下側シャフト１４１７及びＴ型ラッチ１４１８を延在させて保存ラックのインターフェイス部材２７０に係合させることができる。Ｔバー１４２２を回転させることにより、使用者は、下側シャフト１４１７及びＴ型ラッチ１４１８を回転させてインターフェイス部材２７０にロックし、これにより、使用者が手動グリッパー１４００によって保存ラックを持ち上げて運ぶことができる。

図１３Ａ〜図１３Ｃを参照して上記されたように把持アセンブリ１０１１を収容する保存ラックのインターフェイス部材２７０により、絶縁グローブを使用して従来のラックハンドルを把持しなくても、手動グリッパー１４００を用いてラックを取り出すことができる。従って、手動グリッパー１４００は、保護用衣服を着たままでのラックのより容易な操作を可能にする。

再び図１を参照すると、上記された自動極低温保存システム１００は、一般に、極低温冷凍器１２０と、冷凍器１２０の上部に取り付けられた自動システム１０５とを備えている。図２〜図１４を参照して上記された冷凍器１２０は、自動システム１０５から独立して設けることができ、自動システム１０５との動作を可能にするように上記の機構を備える。従って、冷凍器１２０は、自動システム１０５が存在しないときには「手動」モードで動作し、自動システム１０５と組み合わせられると「自動」モードで動作するように構成することができる。同様に、自動システム１０５は、冷凍器１２０から独立して設けてもよく、又は冷凍器１２０と組み合わせて設けてもよい。例えば、自動システム１０５は、レトロフィットとして冷凍器１２０に取り付けてこの冷凍器１２０で動作するように構成し、この冷凍器１２０を手動でのみアクセス可能な冷凍器から自動冷凍器（即ち、自動保存システム１００）に変換することができる。自動システム１０５の実施形態の例が以下に説明される。

図１５は、一実施形態における自動回収用の自動システム１０５を例示する。このシステム１０５は、自動極低温保存システム、例えば、図１を参照して上記されたシステム１００で実施することができ、且つ上記された機構を含み得る。自動システム１０５は、極低温冷凍器１２０内のサンプルラックを自動的に回収及び戻すように動作し、この極低温冷凍器１２０は、図１〜図１４を参照して上記されたように構成することができる。このシステム１０５は、いくつかのマウント（例えば、マウント１３２、１３３、１３４）によって冷凍器カバー１２１に取り付けることができ、且つモーターアセンブリ１３０、自動ドア１４０、ラックプーラー１５０、絶縁スリーブ１６０、及びコンベヤ１７０を備える。

モーターアセンブリ１３０は、それぞれのマウント１３２によって冷凍器カバー１２１に取り付けられ、冷凍器１２０内でラックアセンブリを回転するように動作することができる。例えば、モーターアセンブリ１３０は、図３を参照して上記されたようにラックキャリア３６０の回転を駆動して、例えば、選択されたラック（例えば、図４のラック４８０）を冷凍器１２０のアクセスポート１２２の下に配置することができる。モーターアセンブリ１３０はまた、自動ドア１４０を取り外すこと及び戻すことを行い得る。図１５に示されているように、ドア１４０は、モーターアセンブリ１３０によって直立位置又は「開」位置にあり、サンプルの移送操作中に冷凍器１２０のアクセスポート１２２へのアクセスを可能にしている。サンプルラックが冷凍器１２０から取り出されていない又は冷凍器１２０に戻されていないとき、モーターアセンブリ１３０は、ドア１４０がアクセスポート１２２にシールを形成する「閉」位置までこのドア１４０を下げることができる。モーターアセンブリ１３０及び自動ドアの実施形態は、図１６及び図１７を参照して以下に更に詳細に説明される。

ラックプーラー１５０は、図１０〜図１３Ｂを参照して上記された把持アセンブリ１０１１を備えることができ、且つ選択されたラック（例えば、図４のラック４８０）にラッチして、このラックを、アクセスポート１２２を介して持ち上げて絶縁スリーブ１６０内に入れるように動作する。ラックプーラー１５０は、コンベヤ１７０によって支持することができ、且つアクセスポート１２２でマウント１３３と滑り接触することができる。絶縁スリーブ１６０は、移送動作中に取り外されたラックを収容することができ、且つ動作中に閾値温度以下に取り外されたラックを維持するために絶縁壁を備える。スリーブポート１６５は、サンプルボックスの選択されたラックに対する手動及び／又は自動移送を可能にする。ラックプーラーの実施形態は、図１８〜図１９Ｂを参照して以下に更に詳細に説明され、絶縁スリーブ１６０の実施形態は、図２０Ａ〜図２０Ｄを参照して以下に更に詳細に説明される。

コンベヤ１７０は、電動レール、及びラックプーラー１５０に連結された運搬装置を備えることができ、且つこのラックプーラー１５０及び絶縁スリーブ１６０を、冷凍器１２０のアクセスポート１２２に対して線形経路に沿って移動させて配置するように動作することができる。特に、コンベヤ１７０は、自動ドア１４０の開放及び閉鎖中にラックプーラー１５０及び絶縁スリーブ１６０をアクセスポートから離して配置することができる。更に、ラック移送動作中及びドア１４０が開放した後、コンベヤ１７０は、移動してラックプーラー１５０及び絶縁スリーブ１６０を選択されたラックの上に配置することができ、これにより、ラックプーラー１５０がアクセスポート１２２を介して選択されたラックを持ち上げて絶縁スリーブ１６０内に入れることができる。加えて、コンベヤは、ラックプーラー１５０及び絶縁スリーブ１６０の手動及び／又は自動回転を可能にして、冷凍器１２０又は特定のラックへの手動アクセス又は緊急アクセスを可能にすることができる。コンベヤ１７０の実施形態は、図２１〜図２３を参照して以下に更に詳細に説明される。

図１６は、一実施形態における自動モーターアセンブリ１３０（「駆動系」とも呼ばれる）を例示する。モーターアセンブリ１３０は、図１及び図１５を参照して上記されたように構成することができる。特に、モーターアセンブリ１３０は、マウント１３２によって冷凍器カバー１２１に取り付けることができ、且つ冷凍器１２０内でラックキャリアを回転させるように動作することができる。このような動作を提供するために、モーター１６２０（図１７に更に詳細に示されている）は、駆動シャフト（例えば、図７の駆動シャフト２３０）に結合された中心駆動装置１６４０の回転を制御してラックキャリア（例えば、図３のラックキャリア３６０）を回転させるために歯車アセンブリ１６３０を動作させる。別法では、モーター１６２０は、ラックキャリアを回転させる駆動シャフトに直接連結することができる。中心駆動装置１６４０の下に位置するロックプレート１６４５は、駆動シャフト２３１に係合してこの駆動シャフト２３１を持ち上げて所定の位置にロックするように構成されている。ロックプレートは、図２７Ａ及び図２７Ｂを参照して以下に更に詳細に説明される。

モーターアセンブリ１３０は、自動ドア１４０の取り外すこと及び戻すことも行い得る。追加のモーター１６５０が歯車１６６０を駆動し、この歯車１６６０は、ドア１４０を支持するドアブラケット１６７０に連結されている。ドアブラケット１６７０は、歯車１６６０の一端に向いて配置されたスロット１６８０内に延在することができる。スロット１６８０は、ブラケット１６７０の歯車１６６０内での一定範囲の運動を可能にし、従って、モーターアセンブリ１３０が歯車１６６０によってドア１４０を強制的に閉鎖するのを防止する。むしろ、ドア１４０は、モーター１６５０によって下げられると、ドア１４０の重量によって閉鎖されたままであり得、使用者が手動である程度持ち上げることができる。この機構は、モーターアセンブリ１３０の状態にかかわらず、ドア１４０を手動で持ち上げてサンプルへのアクセスを可能にすることができる。例えば、緊急事態、例えば、モーターアセンブリ１３０に影響を及ぼす停電中にサンプルラックにアクセスすることができる。

図１６に示されているように、ドア１４０は、モーターアセンブリ１３０によって直立位置又は「開」位置にあり、移送動作中に冷凍器１２０のアクセスポート１２２にアクセスすることが可能である。サンプルラックが冷凍器１２０から取り出されていない又は冷凍器１２０に戻されていないとき、モーターアセンブリ１３０は、ドア１４０がアクセスポート１２２でシールを形成する「閉」位置までこのドア１４０を下げることができる。

図１７は、図１６を参照して上記されたモーターアセンブリ１３０及びドア１４０の断面図を例示する。ドア１４０は、金属（例えば、ステンレス鋼）上面及び発泡体下部から構成することができ、この発泡体下部は、冷凍器アクセスポート１２２内に挿入されて冷凍器１２０の内部と外部（例えば、非制御）環境との間に熱シールを実質的に形成する形状である。従って、ドア１４０は、モーター１６５０及び歯車１６６０によって制御されるドアの移動範囲に沿った３つの位置で示されている：アクセスポート１２２でシールを形成する「閉」位置（１４０Ａ）；部分的に開放した位置（１４０Ｂ）；及びドア１４０がポート１２２の上の垂直空間に完全に存在しない完全に開放した位置（１４０Ｃ）。完全に開放した位置（１４０Ｃ）では、ドアは、冷凍器１２０内のラック（例えば、図４に示されているラック４８０）を取り出すこと及び戻すことと、例えば図１５に示されているようにアクセスポート１２２の上のラックプーラー及び絶縁スリーブの位置合わせとを可能にする。更なる実施形態では、発泡体下部は、小さくして又は完全に除去して、別の下部、例えば、ネオプレン又は他の絶縁材料の層で交換することができる。ドア１４０の下部の大きさ及び表面積を小さくすることにより、ドア１４０の下面の霜の集積を減少させることができる。

図１８は、一実施形態におけるラックプーラー１５０を例示する。図１６に示されている実施形態とは対照的に、ラックプーラー１５０は、外側カバー及び関連する絶縁スリーブ（例えば、図１５の１６０）が存在しない状態で示され、支柱１８１０、ねじ付きシャフト１８４０、シャフトモーターアセンブリ１８３０、ブラケット１８２０、及び把持アセンブリ１０１１を含むその内部の部品が例示されている。支柱１８１０は、一般に残りの部品を支持し、図２１〜図２３を参照して以下に説明されるようにコンベヤ１７０に取り付けることができる。シャフトモーターアセンブリ１８３０は、ねじ付きシャフト１８４０を回転させるように動作し、このねじ付きシャフト１８４０は、ブラケット１８２０及び把持アセンブリ１０１１をこのねじ付きシャフト１８４０の長さに沿って垂直方向に移動させる。ねじ付きシャフト１８４０は、例えばラックプーラー１５０への電力が停止したときに、ブラケット１８２０及び把持アセンブリ１０１１をねじ付きシャフト１８４０に沿って手動で移動させることを可能にする粗ねじ込み機構及び／又は他の機構を備えることができる。把持アセンブリ１０１１は、図１０〜図１３Ｃを参照して上記されたように構成することができ、特に、サンプルラック４８０と係合するように動作して、ラックプーラー１５０によるサンプルラック４８０の昇降を可能にすることができる。

図１９Ａ及び図１９Ｂは、一実施形態における把持アセンブリ１０１１を例示する。把持インターフェイス１１１２に関連する把持アセンブリ１０１１の機構は、図１０〜図１３Ｃを参照して上記されている。上述の機構に加えて、把持アセンブリ１０１１は、図１８に示されているブラケット１８２０に結合するためのブラケットインターフェイス１９２０、及び自動ラッチ動作を支持する機構を備えることができる。図１９Ａに示されているように、特に、把持アセンブリは、歯車１９３５Ａ及び１９３５Ｂを回転させるように構成されたモーター１９３０を備えることができる。歯車１９３５Ｂは、把持アセンブリ１０１１の長さにわたって延在する内部シャフト（図１２Ｂにシャフト１２１７として示されている）に更に連結し、これにより、ロック機構（例えば、図１２ＢにＴ型ラッチ１２１８）を回転させてサンプルラックのインターフェイスに係合することも、このインターフェイスとの係合を解除することもできる。このような動作を制御するためのフィードバックを提供するために、把持アセンブリ１０１１は、１つ以上のセンサ１９４０、１９５０も備えることができる。回転センサ１９５０は、歯車１９３５Ｂの歯車の回転の閾値を検出して、ロック機構の回転位置を決定することができ、この回転位置は、ロック状態又は非ロック状態を示し得る。回転センサ１９５０は、いつ対応する光が妨害されたかを示す光学又は赤外線ビームセンサを備えることができる。

深さセンサ１９４０は、把持インターフェイス１１１２とこの把持インターフェイス１１１２が係合するサンプルラック４８０との間の１つ以上の閾値距離を示す。図１９Ｂに示されているように、センサ１９４０は、検出ロッド（図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して上記された）の上に配置され、いつ検出ロッド１１１６を検出したかを示すことができる。例えば、深さセンサは、いつ対応する光が検出ロッド１１１６によって妨害されたかを示す光学又は赤外線ビームセンサを備えることができる。ラッチ動作中に１つ以上の位置における検出ロッド１１１６及び／又は別のロッドの存在を検出することにより、深さセンサ１９４０は、以下の１つ以上を示すことができる：１）ラック４８０の存在を示す、把持インターフェイス１１１２とラック４８０との間の第１の閾値距離；２）把持インターフェイス１１１２でロック機構に係合する適切な距離を示す第２の閾値距離；及び３）把持インターフェイス１１１２の一部（例えば、ロック機構）が許容できない距離まで延在していることを示す第３の閾値距離。変動する条件、例えば、異なるラックの配置、並びにラック４８０の上面及び／又は把持インターフェイス１１１２の底面での霜の集積により、把持アセンブリ１０１１は、連続的なラックの回収動作中に多数の物理的な変動に遭遇し得る。従って、センサ１９４０、１９５０は、このような変動条件にかかわらず、一連のラックに正確に係合するのを支援することができる。

図２０Ａ〜図２０Ｄは、一実施形態における絶縁スリーブ１６０を例示する。この絶縁スリーブは、図１及び図１５を参照して上記されたように構成することができる。特に、この絶縁スリーブは、ラックプーラー１５０及びコンベヤ１７０によって冷凍器カバー１２１に取り付けることができる。図２０Ａに示されているように、絶縁スリーブ１６０は、ラック回収動作中に冷凍器から取り出されたラック４８０を収容することができ、且つこの動作中、取り出されたラック４８０を閾値温度よりも低く維持するために絶縁壁２０２０を備える。絶縁スリーブ１６０の壁２０２０は、冷凍器から完全に取り出されたときにラック４８０の全長、及びラック４８０を持ち上げるために使用される把持アセンブリ（例えば、図１８及び図１９の把持アセンブリ１０１１）の長さの両方を収容する高さまで延在させることができる。ドア２０７５を有するスリーブポート１６５がラック４８０の所与の棚へのアクセスを可能にし、絶縁スリーブ１６０がサンプルボックス２０８０のラック４８０に対する手動及び／又は自動移送を提供することができる。

図２０Ｂ及び図２０Ｃは、サンプルボックス２０８０の移送中の絶縁スリーブ１６０の下部の側断面図を示す。図２０Ｂに示されているように、サンプルボックス２０８０は、移送前又は移送後に絶縁スリーブ１６０内（及びラックの棚）に収容される。スリーブポート１６５は、手動取り外しのためのハンドル２０７０を備え得るスリーブドア２０７５によってシールされて又はシールされずに覆われている。ドア２０７５の反対のスリーブ１６０の後側に配置されたモーター２０３０は、排出ロッド２０３５をサンプルボックス２０８０に向かって駆動させるように動作して、図２０Ｃに示されているようにこのボックス２０８０を少なくとも部分的にポート１６５を介して押し出すことができる。センサ２０９５は、ボックス２０８０の存在又は位置を示すことができる。ボックス２０８０の自動排出中、センサが、ボックス２０８０がポート１６５の外側の閾値距離に達したことを検出すると、センサ２０９５は、排出ロッド２０３５の駆動を停止するようにモーター２０３０に信号を供給することができる。この時点で、使用者は、ボックス２０８０をスリーブポート１６５から手動で完全に取り出すことができる。

サンプルボックス２０８０をラックの棚に戻す際、使用者は、図２０Ｃに示されているようにボックス２０８０をスリーブポート１６５に挿入することができる。ポート１６５のドア２０７５を閉鎖すると、ドアバンパー２０５５は、ボックス２０８０がラックの棚内に完全に配置されるようにこのボックス２０８０を更に押すことができる。センサ、例えば、センサ２０９５は、更に確実にボックス２０８０が適切に配置されるようにこのボックス２０８０の存在及び／又は位置を示すこともできる。ボックス２０８０がラック内に配置されていることが検証されると、例えば、別のサンプルボックスを取り出す若しくは戻すため又はラックを冷凍器内に戻すため、ラックをスリーブ内で下げる又は持ち上げることができる。

図２０Ｄは、絶縁スリーブ１６０の上部を例示する。この図では、スリーブ１６０の壁２０２０のそれぞれは、それぞれの絶縁層２０６０（例えば、発泡体又は他の絶縁材料を含む）を備えることが示されている。壁２０２０の１つが、その壁の長さに延在する２層ガスケット２０９０を更に備えている。ガスケット２０９０は、ブラケット１９２０を収容し、このブラケット１９２０は、上記されたラックプーラー１５０の把持アセンブリ１０１１を支持し、絶縁スリーブ１６０の長さにわたるこの把持アセンブリ１０１１の上昇及び下降を可能にすると共に、スリーブ１６０の内部と制御しなくてもよい周囲環境との間の空気の移動を最小限にする。絶縁スリーブ１６０は、その内部と周囲環境との間の気密シールを形成しても形成しなくてもよいが、このような空気の移動を最小限にすることは、スリーブ１６０内のサンプルラックへの熱及び水分の移動を最小限にするのに役立ち得る。空気の移動を最小限にするのを支援する他の特徴は、ラックと層２０６０との間の空間が最小限でラックを近接して収容するために絶縁層２０６０、及びスリーブ１６０の上部を取り囲むカバー（不図示）を形成することを含み得る。

更に、絶縁スリーブ１６０は、排出ガス（例えば、窒素ガス）をスリーブ１６０内に案内するためのガス入口２０９８を収容することができる。スリーブ１６０は、一般に、非制御環境を含み得るが、移送動作中、排出ガスをスリーブ１６０に案内して、このスリーブ１６０内の水分及び／又は温度を最低限することができる。排出ガスは、ラックがスリーブ１６０内に上昇される直前又は上昇されると同時に案内することができる。ラックをスリーブ１６０から取り出した後、スリーブ１６０の内部は、同時の移送動作まで維持され得る非制御環境に戻すことができる。

図２１Ａ〜図２１Ｃは、一実施形態における、コンベヤ１７０の上面図、並びに自動システム及び冷凍器１２０に対する動作の図である。コンベヤ１７０は、図１５を参照して上記されたように構成することができる。特に、コンベヤは、それぞれのマウント１３４によって冷凍器カバー１２１に取り付けることができる。コンベヤ１７０は、電動レール及び運搬装置（図２２に更に詳細に示され、以下に説明される）を備えることができ、且つラックプーラー１５０に連結され、このラックプーラー及び絶縁スリーブ１６０の両方を支持している。コンベヤ１７０は、ラックプーラー１５０及び絶縁スリーブ１６０を冷凍器１２０のアクセスポート１２２に対して線形経路に沿って移動させて配置するように動作することができる。コンベヤ１７０によって達成可能な３つの異なる位置がそれぞれ図２１Ａ〜図２１Ｃに示されている。

図２１Ａでは、コンベヤ１７０は、ラックキャリアの内円にあるアクセスポート１２２の下側に位置するラックの上に絶縁スリーブ１６０を配置している。対照的に、図２１Ｂでは、選択されたラックがラックキャリアの外円に位置している。従って、コンベヤ１７０は、アクセスポート１２２の上及びラックキャリアの外円にあるラックの上に絶縁スリーブ１６０を配置している。図２１Ａ及び図２１Ｂに示されている両方の位置では、ラックプーラー１５０及び絶縁スリーブ１６０は、選択されたラックに係合してこの選択されたラックを冷凍器１２０から絶縁スリーブ１６０内に持ち上げるように配置されている。自動ドア１４０が開放している間及び閉鎖している間、ラックプーラー１５０及び絶縁スリーブ１６０は、アクセスポート１２２から完全に離れていなければならない。従って、図２１Ｃに示されているように、コンベヤ１７０はまた、絶縁スリーブ１６０及びラックプーラー１５０をアクセスポート１２２から離して配置することができ、これにより、自動ドア１４０をアクセスポート１２２から取り外す又はアクセスポート１２２に戻すことが可能となる。

図２２は、コンベヤ１７０とラックプーラー１５０との接合部分を例示する。コンベヤ１７０は、電動ベルトドライブ２２４５、及びそれぞれのマウント１３４に取り付けられたレール２２４０、並びにベルトドライブ２２４５の制御下でレール２２４０に沿って移動するように構成された運搬プレート２２５０を備える。運搬プレート２２５０は、ラックプーラー１５０の相補部分に連結されるピボットシャフト２２６０を更に支持する。ピボットシャフト２２６０は、手動解放、例えば、解放ピン２２６５、或いはスイッチによって固定されるラックプーラー１５０との回転可能な連結を形成することができる。解放ピン２２６５が係合した状態では、ピボットシャフト２２６０は、ラックプーラー１５０との静止連結を維持する。解放ピン２２６５が係合解除された（即ち、取り外された）状態では、ピボットシャフト２２６０は、ラックプーラー１５０の水平方向の回転を可能にし、これにより、冷凍器アクセスポート１２２又は絶縁スリーブ内に位置するラックへの手動アクセス又は緊急アクセスが可能となる。更に、手動ブレーキ解放アーム２２５５は、ラックプーラー１５０の手動の垂直方向の移動を制限するロックを制御する。ブレーキ解放アーム２２５５が係合解除されると、ラックプーラー１５０を手動で制御して、このラックプーラー１５０に係合したラックを上昇又は下降させることができる。従って、解放ピン２２６５及びブレーキ解放アーム２２５５の両方により、必要に応じて、例えば、緊急又は停電の場合にラックに手動でアクセスして移動させることができる。

図２３Ａ及び図２３Ｂは、図２２を参照して上記されたように解放ピン２２６５の係合解除の結果としてのラックプーラー１５０及び絶縁スリーブ１６０の回転を例示する。図２３Ａでは、ラック移送動作中のラックプーラー１５０及び絶縁スリーブ１６０が示されている。コンベヤ１７０の解放ピン２２６５の係合解除後、図２３Ｂに示されているように、ラックプーラー１５０及び絶縁スリーブ１６０を時計回りに回転させることができる。この回転の結果として、冷凍器１２０のアクセスポート１２２に手動でアクセスすることができる。加えて、サンプルラックが絶縁スリーブ１６０内に配置されている場合、このサンプルラックを冷凍器１２０から離れた絶縁スリーブ１６０から手動で取り出すことができる。

図２４は、更なる実施形態における、制御装置１８０を含む自動極低温保存システム２４００のブロック図である。このシステム２４００は、サンプル自動システム１０５及び冷凍器１２０を含む、図１〜図２３を参照して上記された極低温保存システム１００の特徴を備えることができ、更に制御装置１８０を備える。制御装置１８０は、自動システム１０５及び冷凍器１２０に連結して結合することができ、一般に、それぞれの動作の一部又は全てを制御する。例えば、制御装置１８０は、冷凍器１２０内の温度、湿度、及び他の状態を監視して制御することができる。制御装置１８０はまた、サンプルの冷凍器１２０に対する移送を管理及び制御するために自動システム１０５（例えば、モーターアセンブリ１６０、ラックプーラー１５０、絶縁スリーブ１６０、及びコンベヤ１７０）を制御することもできる。制御装置１８０はまた、他の動作、例えば、機械部品の校正、サンプルの識別、及び故障又は災害からの復旧を制御することもできる。更に、この制御装置は、各サンプル（即ち、ラック及びサンプルボックス）の冷凍器１２０内の位置を含む、この冷凍器１２０内に保存されたサンプルについての情報を保存するデータベース１８５を維持することができる。制御装置１８０は、サンプルの冷凍器１２０内への移送又は冷凍器１２０からの移送に応じてデータベース１８５を更新することができる。

このような制御動作を行うために、制御装置１８０は、適切なコンピュータハードウェア及びソフトウェアの資源、例えば、１つ以上のコンピュータワークステーション、並びに自動システム１０５及び冷凍器１２０と通信するように構成されたインターフェイスを備えることができる。制御装置１８０は、使用者によるシステム２４００の監視を可能にし、且つこのシステム２４００の上述の動作の開始の監視を可能にするインターフェイス（例えば、ワークステーション）も備えることができる。

図２５は、サンプルを自動極低温保存システムから回収するプロセス２５００の流れ図であり、このプロセス２５００は、図１〜図２４を参照して上記されたシステム１００、２４００のいずれかによって行うことができる。図１５及び図２４を参照すると、制御装置１８０は、移送されるべき１つ以上のサンプルのサンプル識別子（ＩＤ）を受け取ることができる（２５０５）。移送される各サンプルについて、制御装置１８０は、冷凍器１２０内のサンプルのアドレス（ラック及びサンプルボックス）を含むデータベース１８５に、サンプルの現在の位置を決定するためにアクセスすることができる（２５１０）。この位置に基づいて、制御装置１８０は、冷凍器１２０内のラックキャリアを回転させて、選択されたラックをアクセスポート１２２に整合させるようにモーターアセンブリ１３０に指示することができる（２５１５）。次いで、制御装置１８０は、自動ドア１４０を開放するようにモーターアセンブリ１３０に指示することができ（２５２０）、ラックプーラー１５０及び絶縁スリーブ１６０をアクセスポート１２２及び選択されたラックの上に配置するようにコンベヤ１７０に指示することができる（２５２５）。配置されると、ラックプーラー１５０が把持アセンブリ１０１１を下げて選択されたラックに係合させ（２５３０）、且つこの選択されたラックを、選択されたサンプルボックスがスリーブポート１６５に整合する高さまで持ち上げて絶縁スリーブ１６０内に入れる（２５３５）。選択されたラックの上昇の前又は上昇と同時に、絶縁スリーブを、図２０Ｄを参照して上記されたように排出ガスで処理することができる。

選択されたボックスがスリーブポート１６５に整合されると、制御装置１８０は、このスリーブポート１６５を介してボックスを部分的に排出するように絶縁スリーブ１６０に指示することができる（２５４０）。次いで、使用者がサンプルをボックスから取り出し、且つ／又はサンプルをボックスに移送することによってボックスを手動で完全に取り出すことができる。ボックスがスリーブポート１６５及びラックに戻されたことが検出されると（２５４５）、制御装置は、ラックを冷凍器１２０内に戻し、ラックプーラー１５０及び絶縁スリーブ１６０を再配置し、且つドア１４０をアクセスポート１２２に戻し、システム１００を移送動作の前の状態に戻るようにラックプーラー１５０、モーターアセンブリ１３０、及びコンベヤ１７０に指示することができる（２５５０）。更に、ボックスが所与の時間内にスリーブポート１６５に戻されなかった場合（２５５５）、タイムアウト条件が起こり得、システム１００は、選択されたボックスなしでラックを冷凍器１２０に戻すことができる。このようにすることは、回収したラックが冷凍器１２０から取り出されている間に望ましくない高い温度に達するのを防止するのに役立ち得る。

図２６Ａ〜図２６Ｃは、代替の実施形態における自動システム１１１、１１２、１１３を例示する。自動システム１１１、１１２、１１３は、図１〜図２５を参照して上記された、システム１００及び自動システム１０５の一部又は全ての特徴を含むように構成することができる。更に、図２６Ａに示されているように、自動システム１１１は、ラックからの移送中及び／又はラックへの移送中にサンプルボックス２０８０を収容するための前室２６３０を備えることができる。ボックスコンベヤ２６４５は、ラックと前室２６３０との間でサンプルボックス２０８０を自動的に移動させることができる。更に、前室ドア２６３５は、使用者がサンプルボックス２０８０にアクセスすることによって手動で開放することができる。前室２６３０及びボックスコンベヤ２６４５を設けることにより、自動システム１１１は、サンプル移送動作の更なる自動化を提供すると共に、低温サンプルボックス上の霜の発生を低減し、且つ／又は冷凍器に進入する熱及び／又は水分の量を低減することができる。

図２６Ｂに示されている自動システム１１２は、前室ドア２６３８がグローブポート２６３６を備え得るという点を除いて、上記された図２６Ａのシステム１１１の前室及びボックスコンベヤと同等の前室２６３１及びボックスコンベヤを備えることができる。グローブポート２６３６は、ドア２６３８を開放しなくても使用者による前室２６３１のサンプルボックス内のサンプルの操作を可能にすることができ、これにより、低温サンプルボックス上での霜の発生が減少する。

図２６Ｃに示されている自動システム１１３は、サンプル保存ラック（例えば、図４に示されているサンプル保存ラック４８０）全体を収容するように適合された前室２６３８を備えることができる。動作中、コンベヤ１７０は、サンプル保存ラック（絶縁スリーブ１６０内にある）を前室２６３８の上に配置することができ、次いで、サンプル保存ラックが下げられて前室２６３９内に入れられる。次いで、使用者は、ドア２６３９を開放して、サンプルラックから１つ以上のサンプルボックスを取り出すことができ、且つ／又はサンプルラックに１つ以上のサンプルボックスを戻すことができる。別法では、使用者は、サンプル保存ラック自体を取り出すことができ、且つ／又は戻すことができる。従って、自動システム１１３は、冷凍器１２０に対するサンプルの大量装着及び大量取り出しを提供する。

図２７Ａ及び図２７Ｂは、駆動シャフトに係合してロックするためのモーターアセンブリの一部を例示する。図８を参照して上記されたように、サンプル保存ラック４８０の自動回転及び自動回収用に冷凍器１２０を構成するために、モーターアセンブリ１３０がモーターマウント２３９及び駆動シャフト２３１に取り付けられる。球面軸受７３３をレース７２９から持ち上げるために、駆動シャフト２３１は、ねじ付き外側端部（図９に９３４として示されている）を備えることができる。駆動シャフト２３１のねじ付き外側端部により、ラックキャリア３６０を回転させて駆動シャフト２３１をモーターアセンブリ１３０内にねじ込み、球面軸受７３３をレース７２９から持ち上げることができる。持ち上げられると、駆動シャフト２３１を、モーターアセンブリ１３０の所定の位置にロックして、駆動シャフト２３１の更なるねじ込み又はねじ戻しを防止することができる。図１６を参照して上記されたモーターアセンブリ１３０は、ロックプレート１６４５を備え、このロックプレートは、駆動シャフト２３１に係合してこの駆動シャフトを持ち上げて所定の位置にロックする。

ロックプレート１６４５は、図２７Ａ及び図２７Ｂに更に詳細に例示されている。図２７Ａに示されているように、ロックプレート１６４５の下側（即ち、冷凍器カバー１２１に面した側）は、取り外し可能なクランプ２７１０を備える。クランプ２７１０は、駆動シャフト２３１のねじ部分（図９に９３４として示されている）に係合するようにねじ孔２７１５を備えることができる。クランプ２７１０は、ねじ孔２７２０に配置された調整ボルト（不図示）によって締め付けることができる。駆動シャフト２３１を完全にロックしない所与の程度にクランプ２７１０を締め付けることにより、クランプ２７１０は、駆動シャフト２３１に対してトルク制御を提供することができる。例えば、クランプ２７１０を適切に調整することにより、クランプ２７１０は、所与の量のトルクが駆動シャフト２３１に加えられるときにクランプ２７１０に対する駆動シャフト２３１の回転を許容する。閾値トルクに応じて駆動シャフト２３１が回転できるようにすることにより、駆動シャフト２３１の損傷、及びラックキャリア３６０を含む駆動シャフト２３１に連結した部品の損傷を防止することができる。閾値トルクを制御するためにクランプ孔の内壁に接着剤を塗布することもできる。

図２７Ａに示されているように、ロックプレート１６４５の上側（即ち、図１６に示されているように中心駆動装置１６４０に接触する側）は、クランプ２７１０の孔２７１５に整合される孔２７３０を備える。

図２８Ａ〜図２８Ｄは、更なる実施形態における把持アセンブリ２８００を例示する。把持アセンブリ２８００は、図１１Ａ及び図１１Ｂ、図１２Ａ及び図１２Ｂ、図１３Ａ〜図１３Ｃ、並びに図１９Ａ及び図１９Ｂを参照して上記された把持アセンブリ１０１１の特徴を含むことができ、上記された実施形態における把持アセンブリ１０１１の代わりに実施することができる。特に、図２８Ａに示されているように、把持アセンブリ２８００は、ラックプーラー１５０（図１８に示されている）のブラケット１８２０に連結するための上部アセンブリ２８２０、シャフト２８４０、及びサンプルラック４８０（図１１Ａ及び図１１Ｂに示されている）に係合するための把持モジュール２８１２を備える。

温熱（例えば、室温）環境から冷凍器に入ったり、冷凍器から温熱（例えば、室温）環境に出たりの繰り返しの結果として、把持アセンブリでは、その部品の表面に水分が凝縮することがあり、これにより、このアセンブリが冷凍器内にある間にこれらの表面が凍結し得る。時間が経つと、この影響は、アセンブリ表面に氷及び霜の集積を引き起こし得、この集積がこのアセンブリの動作を妨害し得る。把持アセンブリ２８００は、以下に説明される多数の特徴により把持アセンブリ１０１１と異なる。特に、一部の特徴は、把持アセンブリ２８００における霜の集積の防止に役立ち得ると共に、把持アセンブリ２８００の動作を霜が妨害するのを防止する。把持アセンブリ１０１１は、これらの特徴の１つ以上を含むように変更することができる。

図２８Ｂに示されているように、シャフト２８４０は、上記された把持アセンブリ１０１１のシャフトの中実形状とは対照的に、開口した内部を有するフレームを含む。同様に、位置合わせピン２８１３は、モジュール２８１２の下側に向かって先細の表面を備える。シャフト２８４０、位置合わせピン２８１３、及び任意選択による他の部品の質量及び表面を低減することにより、これらの表面に発生し得る霜の量も低減される。更に、防湿シール２８３５がシャフト２８４０内に位置し、この防湿シール２８３５は、Ｔ型ラッチ２８１８まで延在するロッドを含む。ロッドの周りにシールを形成することにより、防湿シール２８３５は、ロッドの上部の水分がこのロッドを下降してＴ型ラッチ２８１８まで移動し、このＴ型ラッチ２８１８に霜が集積するのを防止する。むしろ、図２８Ｄにも示されている防湿シール２８３５の傾斜した上部が、水分が把持モジュール２８１２の側面を下降して水滴シールド２８３０に誘導されるのを支援する。

水滴シールド２８３０は、図２８Ｃに示されているように、リーフ２８３２を備え、第１のリーフは上向きに傾斜し、第２のリーフは下向きに傾斜している。結果として、（例えば、シャフト２８４０又は防湿シール２８３５から）水滴シールド２８３０の表面に到達した液体水分が下側リーフに向かって下方に誘導され、そこでモジュールの表面に霜を形成し得る前に、液体水分がこのシールドから落下することができ、この水滴シールド２８３０の下側の部品から離れる。シールド２８３０はまた、把持モジュール２８１２の下のラックの上部に水分が落下するのも防止し、これにより、把持動作を妨害し得る、ラックの上部の霜の集積を防止する。上側リーフ２８３２はまた、検出ロッド２８１６を収容するための孔を備え、この検出ロッド２８１６は、図１９Ａ及び図１９Ｂを参照して上記された検出ロッド１１６と同等に動作し得る。

スペーサーピン２８２４が水滴シールド２８３０の底面から延在して、接触点まで次第に細くなっている。スペーサーピン２８２４は、モジュール２８１２がラックに係合したときに、スペーサーピンのみがラックの上面に接触し、位置合わせピン２８１３及びＴ型ラッチ２８１８がラックの上面の対応する孔に進入するような長さまで延在させることができる。霜の集積がより起こりやすいモジュールのより広い表面がラックの上面に接触すると、氷のブリッジがモジュールとラックとの間に形成され得、この氷のブリッジがモジュールのラックからの取り外しを妨げ得る。対照的に、スペーサーピン２８２４のみがラックの上面に接触できるようにすることにより、スペーサーピン２８２４間に生じ得るあらゆる氷のブリッジは、モジュール２８１２をラックから取り外すときに破壊される。従って、スペーサーピン２８２４がモジュール２８１２とラックとの間の取り外しを容易にする。１つのスペーサーピン２８２４が示されているが、２つ以上のスペーサーピンを実施してもよい。別法では、別の適切な部品、例えば、Ｏリング、格子、又は別の長さの材料をスペーサーピン２８２４の代わりに実施して、モジュール２８１２とラックとの間の距離が維持されるようにすることができる。

更なる実施形態では、霜を除去して氷又は霜の集積を防止するために、１つ以上のスペーサーピン２８２４、位置合わせピン２８１３、及びＴ型ラッチ２８１８を連続的に、定期的に、又は冷凍器に挿入する前若しくは後で加熱することができる。部品は、電子的に、対流により、又は他の適切な手段により加熱することができる。別法では、熱源をスリーブ（例えば、絶縁スリーブ１６０）内の環境に適用することができ、これにより、把持アセンブリ２８００がスリーブ内に配置されたときにこの把持アセンブリ２８００が加熱される。

本明細書で説明される本発明と共に使用される冷凍器の更なる詳細は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる、２０１５年３月３０日に「Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ Ｆｒｅｅｚｅｒ」という名称で出願された米国仮特許出願第６２／１４０，１６０号明細書で確認することができ、この米国仮特許出願は、現在、２０１６年３月３０日に米国実用特許出願（代理人整理番号：０１００．２４０１−００１）として出願されている。

本発明は、その実施形態の例を参照して具体的に図示され、説明されたが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲から逸脱することなく、形態及び細部における様々な変更形態がその範囲内でなされ得ることを理解するであろう。

Claims (39)

1. 極低温保存システムであって、
   複数のサンプルラックを極低温環境に保存するように構成された冷凍器であって、前記冷凍器の上部のポートを介した前記極低温環境へのアクセスを可能にするドアを備える、冷凍器と、
   回収システムと
   を含み、前記回収システムが、
   前記冷凍器の前記上部に取り付けられた駆動系であって、前記サンプルラックを回転させて、前記サンプルラックのうちの選択された１つを前記ポートに整合させるように構成された駆動系と、
   前記サンプルラックのうちの前記選択された１つを前記ポートの上に収容するように構成された絶縁スリーブであって、前記サンプルラックのうちの前記選択された１つからの選択されたサンプルボックスへの使用者によるアクセスを可能にするスリーブポートを備える、絶縁スリーブと、
   前記サンプルラックのうちの前記選択された１つに係合し、且つ前記サンプルラックのうちの前記選択された１つを、前記ポートを介して持ち上げて前記絶縁スリーブ内に入れるように構成されたラックプーラーと
   を含む、極低温保存システム。
2. 前記冷凍器が、前記複数のサンプルラックのそれぞれをそれぞれのラック上部によって吊るすように構成されたラックキャリアを更に備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ラックキャリアが、複数の開口を有するラックマウントを更に備え、前記ラックマウントが、前記複数のサンプルラックのそれぞれを前記複数の開口のそれぞれ１つにおいて吊るす、請求項２に記載のシステム。
4. 前記複数の開口のそれぞれが、前記ラックマウントの上面から垂直方向に延在するガイドを備え、前記ガイドがそれぞれのサンプルラックを前記開口内で中心に合わせるように適合されている、請求項３に記載のシステム。
5. 前記駆動系が、シャフトに係合して前記ラックキャリアを回転させるように構成されている、請求項２に記載のシステム。
6. 前記ラックキャリアがラックマウントを更に備え、前記シャフトが実質的に前記ラックマウントによって前記ラックキャリアを吊るす、請求項５に記載のシステム。
7. 前記ラックマウントが複数の開口を更に備え、前記ラックマウントが、前記複数のサンプルラックのそれぞれを前記複数の開口のそれぞれ１つにおいて吊るす、請求項６に記載のシステム。
8. 前記ラックキャリアが、前記複数のサンプルラックのそれぞれ１つに近接してそれぞれ配置された複数のレールを更に備える、請求項２に記載のシステム。
9. 前記複数のラックのそれぞれが前記ラックの上部にガイドプレートを備え、前記ガイドプレートが、前記ラックプーラーに係合するための少なくとも１つの構造を備える、請求項１に記載のシステム。
10. 前記回収システムが、前記ドアを自動的に開放及び閉鎖するためのアクチュエーターを更に備える、請求項１に記載のシステム。
11. 前記絶縁スリーブ及びラックプーラーの少なくとも１つを前記冷凍器の前記上部に取り付けるように構成されたマウントを更に備え、前記マウントが、前記複数のサンプルラックへの手動アクセスを可能にするために、前記絶縁スリーブを前記ポートから離して手動で再配置できるように更に構成されている、請求項１に記載のシステム。
12. 前記マウントが、前記回収システムの電力状態と無関係に前記手動再配置を可能にする手動解放部を更に備える、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記ラックプーラーが、前記サンプルラックのうちの前記選択された１つを、前記選択されたサンプルボックスを前記スリーブポートに整合させる位置まで持ち上げるように更に構成されている、請求項１に記載のシステム。
14. 前記絶縁スリーブが、前記選択されたサンプルボックスが前記スリーブポートに整合されるときに、前記サンプルラックのうちの前記選択された１つの他のサンプルボックスへのアクセスを防止する、請求項１２に記載のシステム。
15. 前記絶縁スリーブが、排出ガスを前記絶縁スリーブ内に案内するための入口を更に備える、請求項１に記載のシステム。
16. 前記回収システムが、前記サンプルラックのうちの前記選択された１つを持ち上げて前記絶縁スリーブ内に入れる前に、前記排出ガスを前記絶縁スリーブ内に案内するように更に構成されている、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記絶縁スリーブ及びラックプーラーを前記ポートに向かって自動的に移動させるように構成されたコンベヤを更に備える、請求項１に記載のシステム。
18. 前記絶縁スリーブ及びラックプーラーが前記コンベヤによって前記冷凍器の前記上面に取り付けられる、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記冷凍器が極低温液体で冷却される真空絶縁容器である、請求項１に記載のシステム。
20. 極低温保存の方法であって、
    複数のサンプルラックを、極低温環境を維持する冷凍器に保存するステップと、
    前記サンプルラックを自動的に回転させて、前記サンプルラックのうちの選択された１つを、前記冷凍器の上部を介してポートに整合させるステップと、
    前記ポートに対応するドアを自動的に開放するステップと、
    前記サンプルラックのうちの前記選択された１つを把持装置によって自動的に係合させるステップと、
    前記サンプルラックのうちの前記選択された１つを、前記ポート及び前記冷凍器の外部の絶縁スリーブを介して前記把持装置によって自動的に持ち上げるステップと、
    前記サンプルラックのうちの前記選択された１つの選択されたサンプルボックスを、前記絶縁スリーブのスリーブポートに自動的に整合させて、前記選択されたサンプルボックスへの使用者によるアクセスを可能にするステップと
    を含む、方法。
21. 前記複数のサンプルラックのそれぞれをそれぞれのラック上部によって吊るすステップを更に含む、請求項２０に記載の方法。
22. 前記絶縁スリーブ及びラックプーラーの少なくとも１つを前記冷凍器の前記上部に取り付けるステップを更に含む、請求項２０に記載の方法。
23. 前記複数のサンプルラックへの手動アクセスを可能にするために、前記絶縁スリーブを前記ポートから離して手動で再配置できるようにするステップを更に含む、請求項２０に記載の方法。
24. 前記サンプルラックの前記選択された１つを持ち上げるステップが、前記選択されたサンプルボックスを前記スリーブポートに整合させる位置まで前記サンプルラックのうちの前記選択された１つを持ち上げるステップを含む、請求項２０に記載の方法。
25. 前記選択されたサンプルボックスが前記スリーブポートに整合されるときに、前記サンプルラックのうちの前記選択された１つの他のサンプルボックスへのアクセスを防止するステップを更に含む、請求項２４に記載の方法。
26. 排出ガスを前記絶縁スリーブ内に案内するステップを更に含む、請求項２０に記載の方法。
27. 前記排出ガスを案内するステップが、前記サンプルラックの前記選択された１つを持ち上げて前記絶縁スリーブ内に入れるステップの前に行われる、請求項２６に記載の方法。
28. 前記絶縁スリーブを前記ポートに向かって自動的に移動させるステップを更に含む、請求項２０に記載の方法。
29. サンプルを極低温環境から回収する方法であって、
    冷凍器の上の絶縁スリーブ内で非制御環境を維持するステップと、
    排出ガスを前記絶縁スリーブ内に案内するステップと、
    サンプルラックを、前記冷凍器のポートを介して持ち上げて前記絶縁スリーブ内に入れて、前記絶縁スリーブのポートを介した前記ラック内の少なくとも１つのサンプルへのアクセスを可能にするステップと、
    前記サンプルラックを前記絶縁スリーブから前記冷凍器内に下げるステップと
    を含む、方法。
30. 前記絶縁スリーブが前記冷凍器の上部に取り付けられる、請求項２９に記載の方法。
31. 前記非制御環境を前記絶縁スリーブ内に再導入するステップを更に含む、請求項２９に記載の方法。
32. サンプルラックに係合するための装置であって、
    自動回収システムに結合されるように構成されたブラケットと、
    サンプルラックの取り付け面に係合されるように構成された把持モジュールと、
    前記ブラケットと前記把持モジュールとの間に延在するシャフトと、
    水分を前記把持モジュールから離れる方向に誘導するように構成された少なくとも１つの水分ダイバーターと
    を含む、装置。
33. 前記把持モジュールが、前記取り付け面に選択的にロックするように構成されたラッチを更に備える、請求項３２に記載の装置。
34. 前記ラッチが、前記シャフト内に配置されたロッドの回転によって制御されるように構成されている、請求項３３に記載の装置。
35. 前記シャフト内の位置において、且つ前記把持モジュールの上部に近接して前記ロッドを包囲しているシールを更に含む、請求項３３に記載の装置。
36. 前記少なくとも１つの水分ダイバーターが、水分を前記把持モジュールの下側から離れる方向に誘導するように構成された傾斜リーフを備える水滴シールドを備える、請求項３２に記載の装置。
37. 前記把持モジュールが、前記把持モジュールの底面から下方に延在する少なくとも１つのスペーサーピンを更に備え、前記少なくとも１つのスペーサーピンが、前記把持モジュールが前記取り付け面に係合されるときに、前記サンプルラックの前記取り付け面に接触するように構成されている、請求項３２に記載の装置。
38. サンプルラックに係合する方法であって、
    把持モジュールのスペーサーがサンプルラックの取り付け面に接触するまで、前記把持モジュールを前記取り付け面に向かって下げるステップであって、前記把持モジュールの底面が前記取り付け面から分離される、ステップと、
    前記把持モジュールを係合させて前記取り付け面にラッチするステップと、
    前記把持モジュールを前記サンプルラックと共に持ち上げるステップと
    を含む、方法。
39. 前記スペーサーがスペーサーピンを備える、請求項３８に記載の方法。