JP2018529062A - 自動化された保管庫モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】極低温貯蔵システムは、極低温環境内のサンプルの自動貯蔵及び取り出し、並びに極低温環境間における個々のサンプルの自動移送を提供する。【解決手段】貯蔵されたサンプルは極低温閾値下に維持される一方で、サンプルへのアクセスも可能にする。サンプルは、各サンプルのバーコードを走査することによって整理及び追跡されてもよい。実施形態は、また、複数の貯蔵保管庫を含んでもよく、貯蔵保管庫間における、及び貯蔵保管庫と取り外し可能な極低温貯蔵デバイスとの間における個々のサンプルの移送を行う。【選択図】図１Ａ

Description

本出願は、２０１５年７月２０日に出願の米国仮特許出願第６２／１９４，６２１号明細書の利益を主張する。上記出願の全教示を参照により本明細書中に組み込む。
極低温保存は長期間の貯蔵において生物学的物質の完全性を維持するために必須の手法である。十分に低温ではこうした物質の全ての化学プロセス及び生物学的機能が事実上停止され、これらを概ねあらゆる時間長にわたり安全に貯蔵することが可能になる。極低温貯蔵デュワーは、いくつかの生物学的又はその他サンプルを収容するための断熱及び制御された極低温環境を設けることによりこうした貯蔵を可能にする。典型的な貯蔵デュワーにおいてサンプルは、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イに装填される。ラック又はトレイはデュワーの極低温環境から手動で取り出され、このラック又はトレイはユーザに提示され、サンプルが貯蔵デュワーから取り出される又はサンプルが貯蔵デュワーに加えられる。
本発明の例示的実施形態は、極低温環境内のサンプルの自動貯蔵及び取り出し、並びに極低温環境間における個々のサンプルの自動移送を提供する。実施形態は、サンプルを常時極低温閾値（例えば、−１３４℃）下に維持することができる一方で、サンプルに常時アクセスすることも可能にする。サンプルは、各サンプルのバーコードを走査することによって整理及び追跡されてもよい。実施形態は、また、複数の貯蔵保管庫を含んでもよく、貯蔵保管庫間における、及び貯蔵保管庫と取り外し可能な極低温貯蔵デバイスとの間における個々のサンプルの移送を行う。
一実施形態では、極低温貯蔵システムは、複数のサンプルを極低温環境内に貯蔵する１つ以上の貯蔵保管庫を含む。サンプルハンドリングモジュールは、貯蔵保管庫の極低温環境と別の極低温環境との間で個々のサンプルを自動的に移送するように構成されており、別の極低温環境は取り外し可能な貯蔵デバイス又は更なる貯蔵保管庫に含まれていてもよい。サンプルハンドリングモジュールはサンプルを極低温閾値下に維持する一方で、サンプルを非極低温環境内において素早く移動させてもよい。
上記は、種々の図を通して同様の参照符号が同一部品を指す添付図面に示す以下の本発明の例示的実施形態のより詳細な記載から明らかとなろう。図面は必ずしも縮尺通りではなく、本発明の実施形態の説明に重点を置く。
一実施形態における自動化極低温貯蔵システムを示す図である。 一実施形態における自動化極低温貯蔵システムを示す別の図である。 一実施形態における自動化極低温貯蔵システムを示すさらに別の図である。 図１Ａ〜図１Ｃの実施形態内のチャンバにおいて得られる冷却の概略図である。 更なる実施形態におけるコントローラを含む極低温貯蔵システムのブロック図である。 一実施形態における、個々のサンプルを移送するプロセスを示す流れ図である。 一実施形態における極低温貯蔵保管庫を示す図である。 一実施形態における極低温貯蔵保管庫を示す別の図である。 極低温貯蔵保管庫内のサンプルを支持するように適合された貯蔵ラックのブロック図である。 更なる実施形態における貯蔵ラックを示す図である。 更なる実施形態における貯蔵ラックを示す別の図である。 貯蔵ラックの軸部分を示す図である。 貯蔵ラックの軸部分を示す別の図である。 貯蔵ラック内のサンプルを支持する貯蔵トレイを示す。 運動学的ピンを含む貯蔵トレイを示す。 一実施形態における個々のサンプルを示す。 貯蔵ラックの棚上の貯蔵トレイの配置を示す。 一実施形態における、貯蔵保管庫内の貯蔵トレイを移送するための垂直シャトルを示す図である。 一実施形態における、貯蔵保管庫内の貯蔵トレイを移送するための垂直シャトルを示す別の図である。 垂直シャトルを更に詳細に示す図である。 垂直シャトルを更に詳細に示す別の図である。 貯蔵保管庫の頂部部分を示す。 サンプル移送のための貯蔵トレイのドッキングを含む、蓋が取り外された状態の貯蔵保管庫を上から見下ろした図である。 ドッキングしたトレイの側部概略図である。 一実施形態における貯蔵保管庫の蓋部分を示す図である。 一実施形態における貯蔵保管庫の蓋部分を示す別の図である。 一実施形態における貯蔵保管庫の蓋部分を示すさらに別の図である。 一実施形態における、モータを含む、蓋が取り外された状態の貯蔵保管庫の頂部外部部分を示す。 一実施形態における、貯蔵保管庫からサンプルを取り出すプロセスの流れ図である。 図１９に示すサンプルを取り出すプロセスの概略図である。 図１９に示すサンプルを取り出すプロセスの別の概略図である。 図１９に示すサンプルを取り出すプロセスのさらに別の概略図である。 図１９に示すサンプルを取り出すプロセスのさらに別の概略図である。 図１９に示すサンプルを取り出すプロセスのさらに別の概略図である。 図１９に示すサンプルを取り出すプロセスのさらに別の概略図である。 図１９に示すサンプルを取り出すプロセスのさらに別の概略図である。 図１９に示すサンプルを取り出すプロセスのさらに別の概略図である。 図１９に示すサンプルを取り出すプロセスのさらに別の概略図である。 図１９に示すサンプルを取り出すプロセスのさらに別の概略図である。 図１９に示すサンプルを取り出すプロセスのさらに別の概略図である。 図１９に示すサンプルを取り出すプロセスのさらに別の概略図である。 図１９に示すサンプルを取り出すプロセスのさらに別の概略図である。 一実施形態における冷却システムの概略図である。 冷却システムによって提供される保管庫内の冷却を示す。 一実施形態による、サンプル移送ロボットを有するサンプルハンドリングモジュールを含む自動極低温貯蔵システムの概略図である。 一実施形態による、サンプル移送ロボットを有するサンプルハンドリングモジュールを含む自動極低温貯蔵システムの別の概略図である。 開示される例示的実施形態の態様による、２つの極低温貯蔵環境にアクセスするように構成されたサンプル移送ロボットを有するサンプルハンドリングモジュールを含む自動極低温貯蔵システムの断面図である。 開示される例示的実施形態の態様による、内部詳細を示すために開放された外部ハッチを有するサンプルハンドリングモジュールの概略図である。 開示される実施形態の態様による、サンプル移送ロボットの端部に取り付けられるように構成されたグリッパの斜視図である。 開示される実施形態の態様による、サンプル移送ロボットの端部に取り付けられるように構成されたグリッパの断面図である。 開示される実施形態の態様による、保管庫アクセス扉及び関連構成要素の斜視図である。 開示される実施形態の態様による、保管庫アクセスカバー及びロックインターフェースの図である。 開示される実施形態の態様による、図２８の保管庫アクセス扉上のロックインターフェースと接続するように構成されたグリッパの図である。 開示される実施形態の態様による、トレイから個々のサンプル管を取り出すグリッパの断面図である。 開示される実施形態の態様による、トレイから個々のサンプル管を取り出すグリッパの別の断面図である。 開示される実施形態の態様による、トレイから個々のサンプル管を取り出すグリッパのさらに別の断面図である。 開示される実施形態の態様による、トレイから個々のサンプル管を取り出すグリッパのさらに別の断面図である。 開示される実施形態の態様による、取り外し可能な極低温貯蔵デバイスの図である。 開示される実施形態の態様による、取り外し可能な極低温貯蔵デバイスの別の図である。 開示される実施形態の態様による、サンプルハンドリングモジュールと取り外し可能な極低温貯蔵デバイスとの間のインターフェースの図である。 開示される実施形態の態様による、サンプルハンドリングモジュールと取り外し可能な極低温貯蔵デバイスとの間のインターフェースの別の図である。 開示される実施形態の態様による、サンプルハンドリングモジュールと取り外し可能な極低温貯蔵デバイスとの間のインターフェースのさらに別の図である。 開示される実施形態の態様による、サンプルハンドリングモジュールと取り外し可能な極低温貯蔵デバイスとの間のインターフェースのさらに別の図である。 開示される実施形態の態様による、サンプルハンドリングモジュールと極低温貯蔵保管庫との間のインターフェースの図である。 開示される実施形態の態様による、サンプルハンドリングモジュールと極低温貯蔵保管庫との間のインターフェースの別の図である。 開示される実施形態の態様による、サンプルハンドリングモジュールと極低温貯蔵保管庫との間のインターフェースのさらに別の図である。 開示される実施形態の態様による、サンプルハンドリングモジュールと極低温貯蔵保管庫との間のインターフェースのさらに別の図である。 開示される実施形態の態様による、１つのサンプルトレイを２つの極低温貯蔵保管庫間で移送するように構成されたサンプル移送ロボットの図である。 開示される実施形態の態様による、サンプルハンドリングモジュールを有する自動極低温貯蔵システムの温度制御機構の図である。 開示される実施形態の態様による、開放された保守ハッチを有するサンプルハンドリングモジュールを有する自動極低温貯蔵システムの図である。 開示される実施形態の態様による、開放された保守ハッチを有するサンプルハンドリングモジュールを有する自動極低温貯蔵システムの別の図である。 開示される実施形態の態様による、同じハンドリング環境内の湿度レベルを制御するように構成されたクライオトラップを備えるサンプルハンドリングデバイスを有する自動極低温貯蔵システムの図である。 開示される実施形態の態様による、図３２Ａの保守ハッチの開閉に伴う経時的な露点変化及び図３３Ａのクライオトラップシステムを付加したことによる効果のグラフである。 ４段階の障害復旧方法の流れ図である。 ４段階の障害復旧方法の別の流れ図である。 ４段階の障害復旧方法のさらに別の流れ図である。 ４段階の障害復旧方法のさらに別の流れ図である。 超低温環境用のカメラモジュールの概略図である。 別のラック実施形態の図である。 図４０の別のラックを有する極低温貯蔵保管庫の図である。 極低温貯蔵保管庫の完全な分解を含む障害復旧作業の図である。
図１Ａ〜図１Ｃは、一実施形態における自動化極低温貯蔵システム１００を示す。図１Ａは、第１の貯蔵保管庫１１０Ａと、第２の貯蔵保管庫１１０Ｂと、サンプルハンドリングモジュール（ＳＨＭ）１２０と、を含むシステム１００の上部前面図を示す。ＳＨＭ１２０は、外部ポート１３０Ａ−Ｂを更に含む。貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂはそれぞれ、かなりの数（例えば、２５，０００）のサンプル（例えば、密閉されたバイアル内に収容された生物学的又は化学的サンプル）を極低温環境内で貯蔵し、それにより、サンプルを各々のガラス転移温度ＴＧ未満に維持する。ＳＨＭ１２０は第１及び第２の貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂ並びに外部ポート１３０Ａ−Ｂに接続する。外部ポート１３０Ａ−Ｂには取り外し可能な極低温貯蔵デバイス（例えば、ポータブル極低温ワークステーション、以下に記載する）を収容するデバイスをドッキングしてもよい。ＳＨＭ１２０は、また、貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂ間又は外部ポート１３０Ａ−Ｂ間におけるサンプルの移送を容易にしてもよい。別の実施形態では、システム１００は、１つの貯蔵保管庫１１０、２つより多い貯蔵保管庫１１０、又は任意の数の外部ポート１３０を含んでもよい。
図１Ｂは、システム１００を等角図で示す。この図では、貯蔵保管庫１１０Ａ及び１１０Ｂの冷媒ポート１１７Ａ及び１１７Ｂそれぞれをより明瞭に見ることができる。冷媒ポート１１７Ａ−Ｂは、システム１００への冷媒の進入を導くために冷媒供給部（例えば、１つ以上の窒素タンク、図示せず）に接続している。更に、ＳＨＭ１２０は、貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂを接続するとともに、ＳＨＭ１２０の付加的な構成要素を収容する筐体１２２を含む。これについては以下で更に詳細に記載する。
図１Ｃは、ＳＨＭ１２０の筐体１２２内部の構成要素を含む、筐体１２２が取り外された状態のシステム１００を上から見下ろした図を提供する。特に、貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂの任意の組み合わせと、外部ポート１３０Ａ−Ｂにドッキングしたデバイス（例えば、ポータブル極低温ワークステーション）との間のサンプル。ロボットアーム１５０は筐体１２２の床にある各開口部を通じて貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂ及び外部ポート１３０Ａ−Ｂにアクセスする。具体的には、開口部１３５Ａ−Ｂは、それぞれ、外部ポート１３０Ａ−Ｂにドッキングしたデバイスにロボットアームがアクセスすることを可能にする。開口部１３５Ａ−Ｂは取り外し可能なカバー（図示せず）によって固定及び密閉されてもよい。更に、各貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂは各開口部１７０Ａ−Ｂを通じて筐体１２２に接続する。開口部１７０Ａ−Ｂのそれぞれは、移送が行われていないとき、各カバー１６０Ａ−Ｂによって固定及び密閉されている。貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂのそれぞれは筐体１２２の外部に、保管庫１１０Ａ−Ｂ内におけるサンプルの移送を駆動するための各モータ１１５Ａ−Ｂのセットを含む。モータ１１５Ａ−Ｂのセットは、モータ１１５Ａ−Ｂの温度に敏感な構成要素を貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂ内の極低温環境から隔離するために、並びに極低温環境を破壊することなくモータ１１５Ａ−Ｂの修理及び交換を可能にするために、各貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂの外部に配置されていてもよい。
図１Ｃに、サンプル１７８の移送中のシステム１００が示されている。この移送を実施するために、貯蔵保管庫１１０Ａのカバー１６０Ａが取り外され、カバーパーク１６５に配置されている。保管庫１１０Ａは、個々のサンプル１７８を含むトレイ１７５を筐体１２２の開口部１７０Ａまで上昇させている。その結果、ロボットアーム１５０は個々のサンプル１７８のうち１つのサンプルを選択して取り出し、このサンプル１７８を、外部ポート１３０Ａ−Ｂの１つにドッキングしたデバイス又はもう一方の貯蔵保管庫１１０Ｂのいずれかに移送してもよい。これとは逆に、また、ロボットアーム１５０は個々のサンプル１７８を、外部ポート１３０Ａ−Ｂのいずれか又はもう一方の貯蔵保管庫１１０Ｂからトレイ１７５に移送してもよい。
図２は、システム１００内の例示的な目標冷却レベルの概略図である。貯蔵保管庫１１０Ａ（及び貯蔵保管庫１１０Ｂ、図示せず）は−１５０℃の温度などの極低温環境を維持してもよい。これに対し、ＳＨＭ１２０の筐体１２２は周囲温度と同程度の温度を有する非極低温環境を維持してもよく、更に、筐体１２２内の水分を低減するように環境を制御してもよい。あるいは、筐体１２２内の環境は、例えば約５℃未満など、周囲温度未満に冷却されてもよい。外部ポート１３０Ａ（及びポート１３０Ｂ、図示せず）は同様に、非極低温環境（例えば、約２０℃の温度）を維持してもよい。しかしながら、ポータブル極低温ワークステーション１９０などの、外部ポート１３０Ａにドッキングさせるデバイスは、サンプル１７８を貯蔵するための内部極低温環境を維持してもよい。
図３は、更なる実施形態における、極低温貯蔵システム３００のブロック図である。システム３００は、ＳＨＭ１２０及び貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂを含む、図１〜図２を参照して上述した極低温貯蔵システム１００の特徴を含んでもよく、コントローラ１８０を更に含む。コントローラ１８０はＳＨＭ１２０及び貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂに接続的に結合されていてもよく、それぞれの動作の一部又は全体を全般的に制御する。例えば、コントローラ１８０は特定のサンプル１７８を取り出して提示するために各保管庫１１０Ａ−Ｂ内のサンプルトレイ１７５を移動するように貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂを制御してもよい。コントローラ１８０は、また、貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂと外部ポート１３０Ａ−Ｂとの間でサンプル１７８を移送するようにＳＨＭ１２０を制御してもよい。サンプル１７８の移送を制御することに加えて、コントローラ１８０はまた、ＳＨＭ１２０並びに貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂの冷却レベル及び湿度レベルを監視及び制御してもよいとともに、機械的構成要素の校正、サンプルの同定、及び故障又は障害復旧などの他の操作を制御してもよい。更に、コントローラ１８０は、貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂ内の各サンプル１７８の位置を含む、貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂ内に貯蔵されたサンプル１７８に関する情報を記憶するデータベース１８５を維持してもよい。コントローラ１８０は、貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂに入る又は貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂから出るサンプル１７８の移送に応じてデータベース１８５を更新してもよい。
このような制御操作を行うために、コントローラ１８０は、１つ以上のコンピュータワークステーション、並びにＳＨＭ１２０及び貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂとの通信のために構成されたインターフェースなどの適切なコンピュータハードウェア及びソフトウェアリソースを含んでもよい。コントローラ１８０は、また、ユーザがシステム３００を監視すること、並びに上述のシステム３００の動作を監視する及び／又は開始することを可能にするインターフェース（例えばワークステーション）を含んでもよい。
図４は、個々のサンプル１７８を移送するプロセス４００を示す流れ図であり、プロセス４００は、図１〜図３を参照して上述したシステム１００、３００のいずれかによって実施されてもよい。図３を参照すると、コントローラ１８０は、サンプル識別子（ＩＤ）と、１つ以上のサンプル１７８が移送される所期の目的地とを受信してもよい（４１０）。各サンプルを移送するために、コントローラ１８０はデータベース１８５にアクセスし、貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂの１つ又はポータブル極低温ワークステーション１９０（図２）内のサンプルのアドレスを含むサンプル１７８の現在位置（原点）を特定してもよい（４２０）。特定されたサンプル１７８の原点及び目的地に基づき、コントローラ１８０は、次いで、行われる移送の種類（４３０）、ポータブル極低温ワークステーションと保管庫間の移送（４４０）、保管庫とポータブル極低温ワークステーション間の移送（４５０）、又は保管庫と保管庫間の移送（４６０）を決定してもよい。別の実施形態では、ポータブル極低温ワークステーションとポータブル極低温ワークステーション間の移送もまた完了されてもよい。
ポータブル極低温ワークステーションと保管庫間の移送（４４０）では、コントローラは貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂのうち１つの内部の目的地アドレスを選択する（４４２）。アドレスは、特定の貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂ内の特定のトレイ１７５及びスロットを示してもよい。保管庫とポータブル極低温ワークステーション間の移送（４５０）では、コントローラ１８０はポータブル極低温ワークステーション１９０内の目的地スロットを選択してもよい（４５２）。保管庫と保管庫間の移送（４６０）では、コントローラは目的地貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂ内のアドレスを選択する（４６２）。コントローラ１８０は、貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂ又はポータブル極低温ワークステーション１９０内の目的地アドレスの選択を示すようにデータベース１８５を更新してもよい。
全てのサンプル移送において、原点及び目的地の両方に対し、原点及び目的地を移送のために備えるための各操作が行われる（４７０）。保管庫１１０Ａ−Ｂにおいては、コントローラ１８０は、サンプル１７８又はサンプルスロットを含むトレイ１７５をＳＨＭ１２０に提示するように保管庫１１０Ａ−Ｂに命令してもよい。同様に、ポータブル極低温ワークステーション１９０を外部ポート１３０Ａ−Ｂ内において上昇させ、その筐体をＳＨＭ１２０に露出させてもよい。原点及び目的地の両方の準備が整うと、ＳＨＭ１２０は個々のサンプル１７８を原点から目的地に移送する（４８０）。これを行うにあたり、ＳＨＭ１２０はサンプル１７８を非極低温環境、特に、ＳＨＭ１２０の筐体１２２内に含まれる環境内において移動させてもよい。しかしながら、サンプル１７８がサンプルのガラス転移温度ＴＧを超える温度に達することを防ぐために、ＳＨＭ１２０は個々のサンプル１７８を素早く（例えば、５秒未満で）移動させてもよい（これについては以下で更に詳細に記載する）。コントローラ１８０は、また、移送の前、最中及び／又は後に、貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂ及び／又はＳＨＭ１２０内のセンサによりサンプルの識別マーク（例えばバーコード）を走査することによってサンプル１７８の身元を確認してもよい。
サンプル１７８の移送後、コントローラ１８０は、特に、ＳＨＭ１２０に提示されている同一の貯蔵トレイ（単数又は複数）１７５に関して、更なるサンプル１７８が同一の原点と目的地との間で移送されるかどうかを判断してもよい。移送される場合、適宜、更なる移送が行われてもよい（４８０）。このような移送は、例えば、より効率的な移送のために、複数の関連サンプル１７８が同時に移送され、共通トレイ１７５内に貯蔵される場合に行われてもよい。全てのこのような移送後、原点及び目的地はその移送前の状態に戻る（４９０）。例えば、貯蔵保管庫カバー（単数又は複数）１６０Ａ−Ｂは再配置されてもよく、提示されたトレイ１７５は貯蔵保管庫１１０Ａ−Ｂ内のその本来の位置に戻る。同様に、ポータブル極低温ワークステーション１９０は密閉され、外部ポート１３０Ａ−Ｂからの取り出しのために備えられてもよい。移送の成功を確認すると、コントローラ１８０は新たに追加された又は取り出されたサンプル１７８の位置を示すようにデータベース１８５を更新してもよい。
図５Ａ〜図５Ｂは、一実施形態における極低温貯蔵保管庫５１０を示す。貯蔵保管庫５１０は図１〜図３を参照して上述したシステム１００、３００内に実装されてもよい。図５Ａは、頂部部分が保管庫蓋５３０により密閉された冷凍庫５１２、例えば、デュワーびんなどの真空断熱チャンバを含む貯蔵保管庫５１０の外観図を示す。貯蔵保管庫５１０の頂部部分には冷媒ポート５１７があり、冷媒ポート５１７は貯蔵保管庫５１０への冷媒の進入を導くために冷媒供給部（例えば、１つ以上の窒素タンク、図示せず）に接続している。同様に頂部部分に、且つ貯蔵保管庫５１０の外部に位置するモータ５１５は貯蔵保管庫５１０内のサンプル１７８の動きを駆動するように動作する。更に、開口部５７０は貯蔵保管庫５１０内のサンプル１７８への外部アクセスを可能にし、サンプル１７８が貯蔵保管庫５１０に追加されていない又は貯蔵保管庫５１０から取り出されていないときには保管庫カバー５６０によって密閉されている。
図５Ｂは、貯蔵保管庫５１０の内部断面図を示す。貯蔵保管庫５１０内において、貯蔵チャンバ５８０は冷凍庫壁５１４及び保管庫蓋５３０によって囲まれ、貯蔵チャンバ５８０を外部熱源から断熱している。貯蔵チャンバ５８０内に冷却コイル５４０及び貯蔵ラック５５０がある。更に、貯蔵保管庫５１０の外部に配置されているのは更なるモータ５１６であり、このモータ５１６は貯蔵保管庫５１０内のサンプル１７８のトレイ１７５を上昇及び下降させるために実装されていてもよい。
貯蔵保管庫５１０の構成要素及び貯蔵保管庫５１０の動作について、以下、図６〜図２２を参照して記載する。
図６は、図５Ａ〜図５Ｂを参照して上述した貯蔵保管庫５１０内に実装してもよい貯蔵ラック５５０のブロック図である。貯蔵ラック５５０は、いくつかのサンプル１７８、特に、それぞれが複数のサンプル１７８を保持するいくつかの貯蔵トレイ１７５を支持するように適合されている。貯蔵ラック５５０はいくつかの棚を含み、この棚は、２つの交互配置された棚６２１Ａ−Ｆ、６２２Ａ−Ｆの群に分かれている。第１の（又は「奇数」）群の棚６２１Ａ−Ｆは、棚６２１Ａ−Ｆの外周部に位置する共通のブラケット６６５に固定されていてもよい。奇数群は、また、ギヤ６２５及びピニオン６２７を介してモータ６１５Ａ（例えば、サーボモータ）に接続されている。このため、モータ６１５Ａは棚６２１Ａ−Ｆの回転を同時に駆動することができる。同様に、第２の（又は「偶数」）群の棚６２２Ａ−Ｆは中心軸６６０に固定されていてもよく、中心軸６６０は更には、モータ６１５Ｂ（例えば、サーボモータ）に接続されている。このため、モータ６１５Ｂは棚６２２Ａ−Ｆの回転を同時に駆動することができる。上記構成により、２つの交互配置された棚６２１Ａ−Ｆ、６２２Ａ−Ｆの群は互いに独立して回転することができる。例えば図５Ａ〜図５Ｂに示されるように、両モータ６１５Ａ−Ｂは、貯蔵保管庫５１０の蓋６３０の上方に位置していてもよい。
図７Ａ〜図７Ｂは、貯蔵ラック５５０を、中央軸６６０に対する棚の取り付けに注目して更に詳細に示す。図７Ｂの挿入図に示すように、１つの棚７２２（上述の棚６２２Ａ−Ｆに類似する）はボルト７３０により中央軸６６０に固定されていてもよい。
図８Ａ〜図８Ｂは、貯蔵ラック５５０を、中央軸６６０に取り付けられていない棚の構成に注目して更に詳細に示す。図８Ａは、中央軸６６０の周りを棚８２１及びブラケット８２１が回転することを可能にする支持物８４０に取り付けられた棚８２１（上述の棚６２１Ａ−Ｆに類似する）を示す。図８Ｂは、支持物８４０を更に詳細に示す。この場合、ボス８３４が中央軸６６０に取り付けられており、軸受８３２を収容するために取り除かれた部分とともに略円筒状形状に適合してもよい。軸受８３２はボス８３４の上に載置するリングを形成してもよく、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）プラスチック（例えば、Ｒｕｌｏｎ（登録商標）Ｊ）などの低摩擦材料から機械加工されてもよい。ベル８３６は、軸受８３２を収容するために取り除かれた部分とともにより大きなリングを形成してもよく、棚８２１に取り付けられている。これにより、軸受８３２は、ベル８３６に固定された棚８２１がボス８３４の上で回転することを可能にする低摩擦滑動面を提供する。
一実施形態では、軸受８３２は、極低温及び周囲温度の両方におけるラック５５０の動作（即ち、棚８２１の回転）を可能にするように適合されていてもよい。例えば、軸受８３２はＲｕｌｏｎ（登録商標）Ｊで形成されていてもよく、ベル８３６及びボス８３４の対応する表面と温度依存的に位置合わせされるような寸法を有してもよい。特に、軸受８３２は、周囲温度では大きさが膨張してもよく、極低温では大きさが収縮してもよい。これにより、周囲温度では、軸受８３２はベル８３６に対して圧力で固定され、ボス８４３上の滑動面を有効にしてもよい。逆に、極低温では、軸受８３２はボス８３４に対して圧力で固定され、ベル８３６上の滑動面を有効にしてもよい。
支持物を組み立てるために、軸受８３２を極低温に冷却し、ベル８３６の内部に収まるように軸受８３２を十分に収縮させてもよい。軸受８３２は、その後、周囲温度にされ、軸受８３２をベル８３６内に固定するように軸受８３２を膨張させてもよい。周囲温度では、ベル８３６及び軸受８３２は、ボス８３４の上に収まるための十分な間隙を有する。この組み立て後、支持物８４０は貯蔵保管庫５１０内の極低温へと移動させてもよい。
図９は、貯蔵ラック（例えば、ラック５５０）内のサンプルを支持する貯蔵トレイ９００を示す。貯蔵ラック５５０内の貯蔵密度を最大にするために、トレイ９００は略三角形又は「パイスライス」形状を形成し、これにより、円筒状の貯蔵保管庫５１０内の使用可能な貯蔵スペースを最大化してもよい。貯蔵トレイ９００は、いくつかの行及び列で配列されたいくつかのスロット９１０を形成し、各スロットは個々のサンプル１７８（図示せず）を保持するように適合されている。示される実施形態では、貯蔵トレイ９００は最大２６０個のサンプル１７８を保持するように適合されており、各サンプル１７８は容量２ｍｌのバイアルである。別の実施形態では、貯蔵トレイ９００はより多数又はより少数のサンプル１７８を収容するように適合されていてもよく、より大きな又はより小さな寸法（例えば、２ｍｌのＦｌｕｉｄＸ（登録商標）管１１６０、又は１．４ｍｌのＭａｔｒｉｘ（登録商標）管１１５０、図１１を参照）のサンプル１７８を受け入れるように適合されたスロット９１０を含んでいてもよい。
図１０は、複数のサンプル１０５０を保持している貯蔵トレイ９００の下面図を示す。この場合、トレイ９００の底面は複数の運動学的ピン１０２０を含むように示されている。運動学的ピン１０２０は貯蔵ラック（例えば、ラック５５０）の対応する穴と整列してもよく、これにより貯蔵ラック５５０上におけるトレイ９００の精密な位置決め及び横方向の固定を可能にする。更に、運動学的ピン１０２０は、ロック機構に係合することなくトレイ９００を貯蔵ラック５５０から垂直に持ち上げることを可能にする。運動学的ピン１０２０の第１部分集合は、トレイ９００を貯蔵ラック５５０に固定するように適合されていてもよく、運動学的ピン１０２０の別個の又は重なった第２部分集合は、トレイ９００を移送するための垂直シャトルアセンブリ１３００（以下に記載する）を収容するように適合されていてもよい。一例では、運動学的ピン１０２０の第１部分集合は、貯蔵ラック５５０上に貯蔵されている間のトレイ９００のあらゆる動きを最小限にするように形成されていてもよく、運動学的ピン１０２０の第２部分集合は、移送中、トレイ９００を適切に着座させるためにいくらかの動きを可能にするように形成されていてもよい。
図１１は、２つの例示的な個々のサンプル１１５０、１１６０を示す。第１のサンプル１１５０は１．４ｍｌのＭａｔｒｉｘ（登録商標）密閉サンプルバイアルであり、サンプル１１５０の底部に配置されたバーコード１１７０を含む。バーコード１１７０は、サンプル１１５０を識別する特有のコードを含んでもよく、サンプル１１５０の移送の前又は最中にサンプル１１５０の身元を確認するために、貯蔵システム（例えば、システム１００、３００）のセンサ構成要素（例えば、カメラ、バーコードリーダ等）によって読み取られてもよい。第２のサンプル１１６０は２ｍｌのＦｌｕｉｄＸ（登録商標）密閉サンプルバイアルであり、同じく、その底端部（図示せず）にサンプル１１６０を識別するためのバーコードを含んでもよい。
図１２は、貯蔵ラック５５０の最上棚１２１０上における貯蔵トレイ（例えば、いくつかの貯蔵トレイ９００を含む）の配置１２５０を示す。最上棚１２１０及びより下部の棚はいくつかの区画（例えば、８つの区画）に分かれていてもよく、各区画は個々の貯蔵トレイ９００を収容することができる。配置１２５０及びより下部の棚の配置は、また、ラック５５０が特定の状態で構成されているとき隙間が垂直シャフト１２３０を形成するように、隙間を含んでいてもよい。垂直シャフト１２３０を通して個々のトレイ９００を貯蔵保管庫１１０、５５０の頂部に移動し、ＳＨＭ１２０に提示することができる。このような移送を実施するために、垂直シャフト１２３０の一部分を垂直シャトルアセンブリ１３００が占めてもよい。一実施形態における垂直シャトルアセンブリ１３００について、以下、図１３〜図１４を参照して記載する。
図１３Ａ〜図１３Ｂは、貯蔵保管庫１１０、５１０内の貯蔵トレイ９００を移送するための垂直シャトルアセンブリ１３００を示す。アセンブリ１３００は、貯蔵保管庫の垂直寸法内に延びるレール１３３０を含む。トラック１３２０がレール１３３０間に固定されるように適合されており、レール１３２０の長さにわたり垂直に移動することができる。トラック１３２０は更に、トラック１３２０に固定されたプラットフォーム１３１０を支持し、プラットフォーム１３１０は、貯蔵トレイ（例えば、貯蔵トレイ９００）を保持するように適合されている。プラットフォーム１３１０は、貯蔵トレイ９００を、貯蔵中、貯蔵トレイ９００を支持する貯蔵ラック５５０の部分との接触を避ける一方で安定した状態に支持するように特に形成されていてもよい。図１３Ａは、プラットフォーム１３１０がレール１３３０の底部範囲に下降したときのアセンブリ１３００を示し、図１３Ｂは、プラットフォーム１３１０がレール１３３０の最上範囲に上昇したときのアセンブリ１３００を示す。
図１４Ａ〜図１４Ｂは、垂直シャトルアセンブリ１３００を更に詳細に示す。図１４Ａは、垂直シャトルアセンブリ１３００の正面図を示す。上述の構成要素に加えて、親ねじ１３４０がレール１３３０間に垂直に配置されている。図１４Ｂは、垂直シャトルアセンブリ１３００の背面図を示す。トラック１３２０は、親ねじ１３４０が時計回り方向又は反時計回り方向に回転するとトラック１３２０がレール１３３０に沿って上昇又は下降するように、ねじ切りされた取り付けナット１３６０を介して親ねじ１３４０に接続してもよい。トラック１３２０は更に、トラック１３２０の上昇及び降下中、レール１３３０に接触して摩擦を低減するためのホイール１３２５を含んでもよい。親ねじは、図５Ｂを参照して上述したモータ５１６などのモータ（例えば、サーボモータ）によって駆動されてもよい。
図１５は、上述したような蓋５３０と、貯蔵ラック５５０と、モータ５１６と、開口部５７０と、カバー５６０と、を含む貯蔵保管庫５１０の頂部部分を示す。更に、開口部５７０がチャンバを含むことが分かる。チャンバは、保管庫５１０の頂部間に、蓋５３０の深さ全体にわたって延び、それにより、外部実体（例えば、サンプルハンドリングモジュール）から保管庫５１０内のサンプルへのアクセスを可能にする。カバー５６０は、示されるように、開口部５７０を密閉するために配置されたときにこのチャンバの一部又は全体に延びる部分を含んでもよい。
図１６Ａは、サンプル移送のための貯蔵トレイ１６２０のドッキングを含む、貯蔵保管庫５１０の上部分を上から見下ろした図を示す。ここでは、開口部５７０が、貯蔵トレイ１６２０を上から見下ろした形状に概ね合致する、上から見下ろした形状を形成してもよいことが分かる。更に、開口部５７０の底部は同様の形状の境界部（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）１６７０を含んでもよく、それにより、トレイ１６２０が開口部５７０の底部に配置されたときにトレイ１６２０に「枠をする」。この構成は図１６Ｂの側面図に示され、この図では、貯蔵トレイ１６２０の上隅部が上昇して開口部境界部１６７０に接触している。いくつかの実施形態では、貯蔵トレイ１６２０を境界部１６７０に接触させて配置することによって、貯蔵保管庫５１０の極低温環境への熱及び水分の漏れを低減することができる。貯蔵トレイ１６２０を境界部１６７０に接触させて配置することで、サンプルをサンプルスロットからピッキングする際、及びサンプルをサンプルスロットに配置する際、誤ってハンドリングされたサンプルが貯蔵保管庫内に落下することも防止してよい。貯蔵トレイ１６２０及び境界部１６７０は開口部５７０にシールを形成する必要はないが、別の実施形態では形成してもよい。
図１６Ａに戻ると、冷却用コイル５４０が極低温環境の上部分の、開口部５７０によって占められた部分以外に円形パターンで延びていてもよい。コイル５４０は一次コイル１６４０及び二次コイル１６４２を含んでもよく、一次コイル１６４０及び二次コイル１６４２は示されるように互いに重なって又は共通平面内に配置されていてもよい。一次及び二次コイル１６４０、１６４２は対応する冷媒導管に接続されていてもよく、互いに独立して動作してもよい。例えば、通常動作下では、貯蔵保管庫５１０は一次コイル１６４０のみを動作して極低温環境を維持してもよく、二次コイル１６４２は故障の場合のバックアップコイルとして機能する。更に、１つ又は両方のコイル１６４０、１６４２は、例えば貯蔵チャンバを乾燥した状態に維持するために、制御された量の冷媒ガス（例えば、窒素ガス）を貯蔵チャンバ内に排出することを可能にするための１つ以上の孔又は開口部を含んでもよい。貯蔵トレイ１６２０内のサンプルを極低温以内（例えば、各々のＴＧ未満）に維持するために、貯蔵トレイ１６２０が境界部１６７０まで完全に上昇したとき、コイル１６４０、１６４２が貯蔵トレイ１６２０の上方に配置されることにより貯蔵トレイ１６２０がコイル１６４０、１６４２によって発生する対流冷却及び冷媒ガスに継続的に曝されるようにしてもよい。冷却システムの動作については、以下、図２１〜図２２を参照して更に詳細に記載する。
図１７Ａ〜図１７Ｃは、蓋５３０を更に詳細に示す。図１７Ａは、上述のように蓋５３０と、開口部５７０と、冷却コイル５４０と、を含む貯蔵保管庫５１０の頂部部分の側面図を示す。図１７Ｂは、開口部５７０によって占められていない部分の蓋５３０の断面まで回転した同様の側面図を示す。
図１７Ｃは、蓋５３０の頂部部分及び側部部分を更に詳細に示す。上部外皮１７１０は、蓋５３０の頂部及び側部を被覆することで蓋５３０を通じた水分の長期拡散を防ぐ金属（例えば、ステンレス鋼）層を含んでもよい。蓋５３０は冷凍庫壁５１４上に着座させてもよく、蓋５３０と冷凍庫壁５１３との間の結合部はシリコーンシーラント及び／又はクライオテープ（ｃｒｙｏｔａｐｅ）のバンドによって密閉してもよい。蓋５３０の下部板１７２０はステンレス鋼又は他の金属を含んでもよい。別の実施形態では、下部板１７２０はガラス強化プラスチック（ＧＲＰ）成形物を含んでもよい。下部板１７２０は冷凍庫壁に接触する蓋５３０の内壁を占めてもよく、並びに／又は蓋５３０（示されるような）底面、及び開口部５７０の境界を形成する壁を含んでもよい。あるいは、開口部の境界を形成する壁はＧＲＰ成形物を含んでもよい。下部板１７２０は、また、冷却コイル５４０の構造支持体として機能してもよい。冷却コイル５４０は下部板１７２０の底面に固定されていてもよい。蓋のコア１７４０はポリウレタンフォームを含んでもよい。
図１８は、上述のモータ５１５、５１６を含む貯蔵保管庫５１０の頂部外部部分を示す。モータ５１５は、モータ５１５、５１６の温度に敏感な構成要素を極低温環境から隔離するために、並びに極低温環境を破壊することなくモータ５１５、５１６の修理及び交換を可能にするために、貯蔵保管庫５１０内の極低温環境の外部に配置されていてもよい。保管庫５１０の上方に保管庫５１０を横断して延びるブラケット１８２０はモータ５１５、５１６を上述の状態で支持している。
図１９は、貯蔵保管庫（例えば、貯蔵保管庫５１０）からサンプルを取り出すプロセス１９００の流れ図である。プロセス１９００について、以下、図２０Ａ〜図２０Ｍを参照して更に詳細に記載する。
図２０Ａ〜図２０Ｍは、図１９に示すような、サンプルを取り出すプロセスの概略図である。図２０Ａ〜図２０Ｍのブロック図のそれぞれは、図１〜図１８を参照して上述した貯蔵保管庫と類似し得る貯蔵保管庫２０００の簡易概略図を右側に示す。貯蔵保管庫２０００は、１〜６の数字が付されたいくつかの積み重ねられた棚を含み、各棚は、複数のサンプル１７８を保持する各々の貯蔵トレイ１７５を支持する。貯蔵保管庫２０００は、右側に、垂直シャトルアセンブリ１３００を更に含む。保管庫２０００の左側には、各棚１−３を上から見下ろした図、及び棚に対する垂直シャトルアセンブリ１３００の垂直姿勢が示されている。以下に記載するプロセス１９００は、トレイ１７５への及び／又はトレイ１７５からのサンプル１７８の移送のために、棚３からトレイ１７５を取り出し、トレイ１７５をＳＨＭ１２０（図示せず）に提示するための例示的プロセスである。
図１９を参照すると、及び図２０Ａに示すように、開始位置において、垂直シャトルアセンブリ１３００は貯蔵保管庫５１０の頂部部分に位置し、棚は全て整列してシャトルの下に垂直コラム（「エレベータシャフト」）を形成する（１９０５）。図２０Ｂに示すように、シャトルは目的の棚３より下の位置まで低下させる（１９１０）。図２０Ｃ〜図２０Ｄに示すように、目的のトレイが垂直シャトルの真上に位置するまで目的の棚を回転させる（１９１５）。棚は共通のアクチュエータによって交互配置された状態に連結されていることから、目的の棚３を回転することで、棚１を含む「奇数」番号の棚も全て回転する。目的のトレイの位置決め後、図２０Ｅ〜図２０Ｇに示すように、垂直シャトルはトレイに接触し、トレイを目的の棚３より上の高さ（即ち、棚２の高さ）まで持ち上げる（１９２０）。図２０Ｈ〜図２０Ｊに示すように、目的の棚（及び奇数番号の棚全て）は、その後、開始位置に回転して戻り、それによって垂直シャトルに間隙が戻る（１９２５）。最後に、図２０Ｋ−Ｍに示すように、トレイにより保持されたサンプルにアクセスするために、垂直シャトルはトレイを保管庫開口部の境界部まで上昇させてもよい（１９３０）。
図２１〜図２２は、一実施形態において実装されてもよい冷却システムを示す。図２１に示すように、極低温貯蔵システム１００は、上述のように貯蔵保管庫５１０と、外部ポート１３０を有するサンプルハンドリングモジュール（ＳＨＭ）１２０と、を含んでもよい。一次及び／又は二次冷却コイル１６４０、１６４２は冷媒（例えば、外部デュワー又はミニバルクタンクからコイルにパイプで送られる液体窒素）を循環させ、貯蔵保管庫５１０内の極低温環境を維持する。一実施形態では、一次コイル１６４０は１つ以上の小孔（例えば、直径１ｍｍ未満のオリフィス）を含む。これら孔は、液体冷媒の一部が蒸発することを可能にし、貯蔵保管庫内部の頂部部分内にガス（例えば、窒素ガス）を形成する。図２２に示すように、ガスは保管庫内部の底部に向かって徐々に落下し、極低温環境内の温度及び／又は水分を制御する「低温／乾性ガス槽」効果をもたらす。ガスは、貯蔵保管庫への水分の進入を防ぐことを補助する低温乾性ガスの正圧を提供してもよい。移送中、ＳＨＭ１２０に通じる開口部が露出した場合、ガスはＳＨＭ１２０内にも排出されてよい。一次コイル１６４０は、この蒸発を可能にするにあたり、貯蔵保管庫５１０内部への一定の圧力放出も行い、貯蔵保管庫５１０内の水分除去を補助する。二次コイル１６４２はこのような孔のない閉鎖コイルであってもよく、又は別の実施形態では、同様に孔が開けられていてもよい。
再度図２１を参照すると、いくつかの実施形態では、電磁弁２１３０がコイル１６４０、１６４２からＳＨＭ１２０のチャンバへと延びていてもよい。弁２１３０は、制御された量の冷媒ガスがＳＨＭ１２０に排出されることを可能にし、ＳＨＭ１２０内の温度及び水分の制御を補助することができる。コイル１６４０、１６４２の「下流」に電磁弁２１３０を配置することにより冷媒消費を低減することができるが、これは、電磁弁２１３０によって冷媒に添加される熱負荷が、冷媒により貯蔵保管庫５１０が冷却された後に初めて発生するからである。
いくつかの実施形態では、冷却システムは冷却コイルを含まず、その代わりとして、一定量の自由寒剤（例えば、液体窒素）が定期的な時間間隔で貯蔵保管庫に導入される。寒剤は貯蔵保管庫内のサンプル貯蔵領域の下方にプールを形成してもよい。いくつかの実施形態では、貯蔵保管庫への液体寒剤の導入時、液体寒剤が貯蔵されたサンプルに直接接触することは妨げられる。
図２３Ａは、開示される実施形態の態様による、サンプル移送ロボット１５０を備えるＳＨＭ２３２０を含む自動極低温貯蔵システム２３００の前部斜視図である。自動化極低温貯蔵システム２３００の実施形態は１つ以上の極低温貯蔵保管庫１１０ａ−ｂを含む。１つ以上の極低温貯蔵保管庫１１０ａ−ｂはＳＨＭ２３２０に接続されており、ＳＨＭ２３２０はフレーム２３２５及び保管庫１１０によって支持されている。ＳＨＭ２３２０は極低温貯蔵保管庫１１０ａの蓋５３０と接続し、サンプル移送ロボット１５０が極低温貯蔵保管庫１１０ａ−ｂにアクセスすることを可能にする。ＳＨＭ２３２０は筐体１２２を有し、筐体１２２は、密閉環境を含み、１つ以上の保守用アクセスハッチ２３２２を含んでもよい。ＳＨＭ２３２０は１つ以上のポート１３０ａ−ｂを有する。１つ以上のポート１３０ａ−ｂは、ポータブル極低温ワークステーション１９０などの取り外し可能な極低温貯蔵デバイスをドッキングし、サンプル移送ロボットが、ドッキングしたポータブル極低温ワークステーション１９０からサンプルを運ぶ又は取り出すことを可能にするように構成されている。ＳＨＭ２３２０は冷却システム１に接続され、排出ガス流を極低温貯蔵保管庫１１０ａ−ｂから受け入れ、ＳＨＭ２３２０内部の湿度を低下させてもよい。ＳＨＭ２３２０内部の温度は、例えば、ほぼ周囲温度又は例えば約５℃未満など周囲温度よりも低く維持してもよい。いくつかの実施形態では、温度制御；貯蔵保管庫及び／又は冷却コイル１６４０、１６４２からＳＨＭへの乾性ガスの導入；並びに脱湿デバイスによるＳＨＭからの水の除去、の１つ以上を用いてＳＨＭ内の露点が制御される。いくつかの実施形態では、ＳＨＭ内の空気の露点は、例えば、約−５０℃未満になるように制御される。サンプル移送ロボット１５０は、移送中に保護サンプルをしっかりと固定するためのグリッパ（図示しない）を備えた標準的な６軸ロボットであってもよい。サンプル移送ロボット１５０及びグリッパの動作を図２６〜図３０に詳述する。移送には、例えば、第１の極低温貯蔵保管庫１１０ａ（−１５０℃に維持されている）内部からサンプルをピッキングし、このサンプルを第２の極低温貯蔵保管庫１１０ｂ（同じく−１５０℃に維持されている）に素早く移動することを含んでもよい。移送には、また、−１５０℃の第１の極低温貯蔵保管庫１１０ａの内部からサンプルをピッキングし、ドッキングしたポータブル極低温ワークステーション１９０（図示せず）の内部にサンプルを配置することを含んでもよい。ポータブル極低温ワークステーション１９０の内部もまた−１５０℃である。ＳＨＭ２３２０並びにポータブル極低温ワークステーション１９０の詳細及び動作は図３１及び図３２に詳述する。
図２３Ｂは、開示される実施形態の態様による、内部詳細を示すためにＳＨＭ２３２０の外部ハウジングを取り外したＳＨＭ２３２０を含む自動極低温貯蔵システム２３０１を上から見た斜視図である。図２３Ｂは、ＳＨＭ（図２３Ａの参照符号２３２０）の下部ＳＨＭアセンブリ２３２９を示すためにＳＨＭ（図２３Ａの参照符号２３２０）の筐体（図２３Ａの参照符号１２２）を取り外した自動化極低温貯蔵システム２３０１を示す。下部ＳＨＭアセンブリ２３２９は保管庫開口部２３３７の周りで１つ以上の極低温貯蔵保管庫１１０ａ−ｂに取り付けられている。保管庫開口部２３３７はカバー１６０が取り外されると保管庫カバー１６０及び極低温貯蔵保管庫１１０の境界部２３１３へのアクセスを提供する。下部ＳＨＭアセンブリ２３２９はまた、ドッキングしたポータブル極低温ワークステーション１９０（図示せず）にサンプル移送ロボット１５０がアクセスすることを可能にする、クライオドックとも呼ばれる１つ以上のポータブル極低温ワークステーションドッキング位置２３１１と、極低温貯蔵保管庫１１０ａ−ｂへの移送中又は極低温貯蔵保管庫１１０ａ−ｂからの移送中、サンプル移送ロボット１５０によって取り外された保管庫カバー１６０を一時的に受け入れるための保管庫カバー載置位置１６５と、を含んでもよい。極低温貯蔵保管庫１１０ａ−ｂへのアクセス中、サンプル移送ロボット１５０は保管庫カバー１６０に接続し、保管庫カバー１６０を保管庫カバー載置位置１６５に置くように構成されていてもよい。サンプル移送ロボット１５０は、付属のグリッパ（図示せず）を使用してカバー及びサンプルを移送することができる任意の市販の６軸ロボット、例えば、Ｓｔａｕｂｌｉ ＴＸ６０Ｌであってもよい。
図２４は、開示される実施形態の態様による、２つの極低温貯蔵環境にアクセスするように構成されたサンプル移送ロボット１５０を備えるＳＨＭ２３２０を含む自動極低温貯蔵システム２４００の断面図である。図２４は、極低温貯蔵保管庫１１０に取り付けられたＳＨＭ２３２０を備える自動化極低温貯蔵システム２４００の断面図を示す。加えて、ポータブル極低温ワークステーション１９０がＳＨＭ２３２０にドッキングされている。極低温貯蔵保管庫１１０及びポータブル極低温ワークステーション１９０は両方とも−１５０℃以下に維持された環境を有する。ＳＨＭ２３２０の筐体１２２は、適切な温度及び湿度レベルを有する内部環境２４２２を含む。サンプルハンドリングモジュール２３２０内のサンプルハンドリングロボット１５０はグリッパ２６４４を含み、グリッパ２６４４は、極低温貯蔵保管庫１１０又はポータブル極低温ワークステーション１９０内の個々のサンプル（図示せず）を固定し、水のガラス転移温度、即ち−１３４℃を超えるサンプルの温度上昇なしに２つの環境間でサンプルを移送するように構成されている。いくつかの実施形態では、この移送は１５秒未満で行われ、他の実施形態では、この移送は５秒未満で行われる。
サンプル操作は以下の通りである。（ｉ）ポータブル極低温ワークステーション１９０がオペレータによってクライオドック（図２３Ａの参照符号１３５）内に配置される。（ｉｉ）ポータブル極低温ワークステーション１９０を上昇させて下部ＳＨＭアセンブリ（図２３Ｂの参照符号２３２９）と密閉させる。（ｉｉｉ）極低温貯蔵保管庫１１０は保管庫の頂部にある境界部２３１３内のピッキング位置にトレイ（図示せず）を配置する。サンプル移送ロボット１５０はクライオポートカバー（図示せず）を取り外し、このクライオポートカバーを保管庫カバー載置位置（図２４Ｂの参照符号１６５）に置く。（ｖ）サンプル移送ロボット１５０は保管庫カバー（図２３Ｂの参照符号１６０）を取り外し、この保管庫カバーを保管庫カバー載置位置（図２４Ｂの参照符号１６５）に置く。（ｖｉ）サンプルハンドリングロボット１５０は、境界部（図２３Ｂの参照符号２３１３）内のトレイから出した個々のサンプル管（図示せず）を固定する。（ｖｉｉ）サンプルハンドリングロボット１５０はポータブル極低温ワークステーション１９０内にサンプル管（図示せず）を配置し、移送される複数のサンプル管について先の２つの工程を繰り返してもよい。（ｖｉｉｉ）サンプルハンドリングロボット１５０は保管庫カバー（図２３Ｂの参照符号１６０）を再配置して極低温貯蔵保管庫１１０を密閉する。（ｉｘ）サンプルハンドリングロボット１５０はクライオポートカバー（図示せず）を再配置する。（ｘ）ポータブル極低温ワークステーション１９０は下部ＳＨＭアセンブリ（図２３Ｂの参照符号２３２９）から離れる方に低下させる。また、（ｘｉ）ポータブル極低温ワークステーション１９０はオペレータによって取り外される。
図２５は、開示される実施形態の態様による、内部詳細を示すために開放された外部ハッチを有するＳＨＭ１２０の図である。図２５は、極低温貯蔵保管庫１１０に取り付けられたＳＨＭ１２０を有する自動化極低温貯蔵システム２５００を示す。ＳＨＭ１２０は２つの保守ハッチ２３２２を含み、保守ハッチ２３２２は、ハッチ２３２２を密閉するための対応する扉２５２３を備える。扉２５２３は、使用を容易にするためのオペレータ用視界窓を含んでもよい。ＳＨＭ１２０の内部に、サンプル移送ロボット１５０と、ゴム手袋２５２５を含むグローブポート２５２４とがある。誤って置かれたサンプルの簡単な回収等のために、加熱された内部グローブを用いて、上部分、例えば極低温貯蔵保管庫１１０の境界部１６０、特に境界部２３１３内にデータムが設けられた貯蔵トレイ（図示せず）にユーザ又は保守者がアクセスすることを可能にする。外部（インターロック式）カバーが、通常、グローブポート２５２４に取り付けられ、ＳＨＭ１２０への水分の進入を防ぐとともに、オペレータの安全を確保してもよい。
図２６Ａ〜図２６Ｂは、開示される実施形態の態様による、サンプル移送ロボット１５０の端部に取り付けられるように構成されたグリッパ２６４４の、それぞれ斜視図及び断面図である。図２６Ａは、ロボットインターフェース２６４１を介してサンプル移送ロボット（図２３Ａの参照符号１５０）に取り付けられるように適合されたグリッパ２６４４を示す。グリッパ２６４４は、第１のサーボモータ２６４２によって駆動される伸展可能な断熱スリーブ２６４４を含む。第１のサーボモータ２６４２は、伸展可能な断熱スリーブ２６４４を並進させるスリーブ親ねじ２６４７を駆動する。伸展可能な断熱スリーブ２６４４はまた、保管庫扉カバーロック機構（図２７に示すような）上の対応するペグ（図示せず）と接続するための１つ以上の溝２６４５を含む。
図２６Ｂは、図２６Ａのグリッパ２６４４の断面図を示す。グリッパ２６４４は、（図３０Ａ〜図３０Ｄに示すように）個々のサンプル管を固定するための、伸展可能な断熱スリーブ２６４４内部にある並列動作ピッキングフィンガー２６４６を含む。第２のサーボモータ２６４３は、伸展可能な断熱スリーブ２６４４内のピッキングフィンガー２６４６を開閉するピッカー親ねじ２６４８を駆動する。伸展可能な断熱スリーブ２６４４は、移送中、伸展してサンプル管を完全に囲むことによりサンプル管（図示せず）を保護するように適合されていてもよく、伸展可能な断熱スリーブ２６４４の外部環境によるヒートソークを低減することによって移送のリードタイムを更に延長する。伸展可能な断熱スリーブ２６４４は、例えば、発泡ポリスチレンで作製されていてもよい。
図２７は、開示される実施形態の態様による、保管庫アクセス扉及び関連構成要素の斜視図である。図２７は、境界部２３１３と、保管庫カバー扉１６０と、ハーメチックシール２７１５と、グリッパペグ２７１５を備える中心回転ロッキングカラー２７１５と、ロック用差込み具２７１８と、対応するロック用ラッチ２７１７と、を含む保管庫アクセスインターフェース２７００を示す。取り付けられると、中心ロッキングカラー２７１５がロック用差込み具２７１８をその対応するロック用ラッチ２７１８にスライドさせて入れること及びそこから出すことによってロック用差込み具２７１８を動かす。ロック用差込み具２７１８がロック用ラッチ２７１７に係合すると、保管庫カバー扉１６０はハーメチックシール２７１５に押し付けられる。
図２８は、開示される実施形態の態様による、保管庫アクセスカバー及びロックインターフェースの図である。図２８は、グリッパペグ２８１５を備える中心ロッキングカラー２８１６と、回転ロック２８１７と、を有する保管庫カバー扉１６０を示す。中心ロッキングカラー２８１６がペグ２８１５によって時計回り方向に回転されると、回転ロック２８１７は係脱し、保管庫カバー扉１６０がグリッパペグ２８１５により持ち上がることを可能にする。
図２９は、開示される実施形態の態様による、図２８の保管庫アクセス扉上のロックインターフェースと接続するように構成されたグリッパ２６４４の図である。図２９は、サンプル移送ロボット１５０に取り付けられたグリッパ２６４４を示す。グリッパ２６４４は溝２６４５を備える伸展断熱スリーブ２９４３を有する。溝２６４５は、保管庫カバー扉上のペグ（図２８の参照符号２８１５）と接続するように構成されている。動作時、サンプル移送ロボット１５０はグリッパの伸展可能な断熱スリーブ２９４３を、ペグ（図２８の参照符号２８１５）を有する中心ロッキングカラー（図２８の参照符号２８１６）内に下ろす。ペグ（図２８の参照符号２８１５）は溝２６４５の長さに沿ってスライドし、その後、伸展可能な断熱スリーブ２９４３はサンプル移送ロボット１５０によって回転され、１つ以上の回転ロック（図２８の参照符号２８１７）を係脱する。回転ロックが係脱すると、グリッパ２６４４はペグ（図２８の参照符号２８１５）をリフト用溝２９４８へと移動させ、伸展可能な断熱スリーブ２９４３が保管庫カバーを持ち上げ、この保管庫カバーを、例えば保管庫カバー載置位置（図２３Ｂに参照符号１６５として示される）に移送することを可能にする。
図３０Ａ〜図３０Ｄは、開示される実施形態の態様による、トレイ３００５から個々のサンプル管３００６を取り出しているグリッパの断面図である。図３０Ａは、キャップ３００７を備えるサンプル管３００６を収容しているサンプルトレイ３００５を示す。通常、サンプルトレイ３００５は極低温環境内にあり、収容されているサンプルは、常時、例えば移送中、特定の極低温未満に維持される必要がある。非極低温環境、例えばＳＨＭ２３２０の筐体内における移送中、サンプルが温暖温度に曝露するのを低減するために、グリッパ２６４４は、ピッキングフィンガー３０４５と、ピッキングフィンガー３０４５上に伸展するように構成された伸展可能な断熱スリーブ３０４３と、を有する。グリッパ２６４４の例示的な動作を図３０Ｂ〜図３０Ｄに示す。図３０Ｂでは、グリッパ２６４４はトレイ３００５に向かって下降し、ピッキングフィンガー３０４５をトレイ３００５上のサンプル管３００６のキャップ３００７の周りで位置合わせする。図３０Ｃでは、グリッパ２６４４のピッキングフィンガー３０４５がトレイ２００５上のサンプル管３００６のキャップ３００７を把持している。図３０Ｄでは、伸展可能な断熱スリーブ３０４３がピッキングフィンガー３０４５上で伸展し、サンプル管３００６を保持している。図３０Ｄの動作が完了した後、サンプル移送ロボット（図示せず）はグリッパ２６４４及び収容されたサンプル管３００６を、伸展可能な断熱スリーブ３０４３の保護を伴い、非極低温環境内においてサンプル管３００６を移送することによって異なる極低温環境に移動させてもよい。
図３１Ａ〜図３１Ｂのポータブル極低温ワークステーション１９０及び図２３Ａ〜図２３Ｂのクライオドック１３５の動作についてここで記載する。クライオドック１３５は、取り外し可能な極低温貯蔵デバイス、即ちポータブル極低温ワークステーションがクライオポート（図２３Ａの参照符号１３０）内に配置されると、これを受け入れ、サンプル移送ロボット（図２３Ａの参照符号１５０）にポータブル極低温ワークステーションの内部極低温貯蔵環境へのアクセスを提供するように構成された容器である。図３１Ａ〜図３１Ｂは、開示される実施形態の態様による取り外し可能な極低温貯蔵デバイスの図である。図３１Ａは、ポータブル極低温ワークステーションとも呼ばれる取り外し可能な極低温貯蔵デバイス１９０を示す。取り外し可能な極低温貯蔵デバイス１９０は、ポータブル極低温ワークステーションカバーとも呼ばれる断熱蓋３１５２と、断熱本体３１５１と、ハンドル３１５６と、を有する。図３１Ｂは、図３１Ａのポータブル極低温ワークステーション１９０の断面図を示す。ポータブル極低温ワークステーション３１５１の本体は、並列（ＳＢＳ）ラック３１５４を備える内部チャンバ３１５７と、底部チャンバ３１５５を囲む断熱体３１５３（例えば発泡ポリスチレンであってもよい）と、を含む。ＳＢＳラック３１５４は、例えば、４８ｘ ２ｍｌ ＦｌｕｉｄＸ管又は９６ｘ １．４ｍｌ Ｍａｔｒｉｘ管を収容してもよい。底部チャンバ３１５５は、窒素寒剤（例えば、液体窒素）が充満するように適合されたスポンジを含んでもよい。ポータブル極低温ワークステーション１９０はサンプルをＳＢＳラック３１５４内に−１５０℃で２時間まで保持するように構成されていてもよい。ポータブル極低温ワークステーション３１５１の本体は、クライオポート（図２３Ａの参照符号１３０）に配置され、ＳＨＭ（図２３Ａの参照符号２３２０）のクライオドック（図２３Ｂの参照符号１３５）によって密閉位置に持ち上げられ、サンプル移送ロボット（図２３Ａの参照符号１５０）によってアクセスされるように適合されている。本発明での使用に好適なポータブル極低温ワークステーションは、「ポータブル極低温ワークステーション（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ Ｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎ）」という名称の米国特許出願第１４／６００，７５１号明細書、及び「サンプル貯蔵（Ｓａｍｐｌｅ Ｓｔｏｒｅ）」という名称の米国特許出願第６１／９２９，３０６号明細書に記載されている。これらの内容全体は参照により本明細書中に組み込まれる。
図３２Ａ〜図３２Ｄは、開示される実施形態の態様による、ＳＨＭ２３２０と、取り外し可能な極低温貯蔵デバイス（例えば、ポータブル極低温ワークステーション１９０）との間のインターフェースの図である。図３２Ａは、ラックデータムピン３２３４と、ラック作動ピン３２３３と、クライオドックシール３２３２と、を有するクライオドックラック３２３１を示す。クライオドックラック３２３１は、ポータブル極低温ワークステーション１９０と、ＳＨＭ（図２３Ａの参照符号１２０）内のクライオドック１３５との間のインターフェースである。動作時、クライオポート（図２３Ａの参照符号１３０）内に配置されたポータブル極低温ワークステーション１９０はラックデータムピン３２３４、ラック作動ピン３２３３、及びポータブル極低温ワークステーションシール３２３２に対して垂直に自動的に移動し、ポータブル極低温ワークステーション１９０をＳＨＭ（図２３Ａの参照符号２３２０）にドッキングしてもよい。ドッキングは以下の４つのタスクを順に含んでもよい。（ｉ）位置合わせ、（ｉｉ）クランプ、（ｉｉｉ）シール圧縮、及び（ｉｖ）Ｚ方向の動きの防止。図３２Ｂは、ＳＢＳラック３２５４及びデータムピンインターフェース３２５５を備えるフローティングラックキャリア３２５７を含むポータブル極低温ワークステーション１９０を示す。クライオポート扉（図２３Ａの参照符号１３０）の閉鎖後、及びピッキング位置（図３２Ｄに示す）へのポータブル極低温ワークステーション１９０の持ち上げ前、ポータブル極低温ワークステーション１９０と自動化極低温貯蔵システム（図２３Ａの参照符号２３００）との間で通信を行い、ポータブル極低温ワークステーション１９０の温度がサンプルの投入／排出を行うのに適しているかを確認してもよい。
図３２Ｃは、クライオドックラック３２３１に向かって持ち上げられたポータブル極低温ワークステーション１９０を示す。フローティングラックキャリア３２５７をポータブル極低温ワークステーション１９０内の中央に置くために、ラックデータムピン３２３４はデータムピンインターフェース３２５５と篏合する。フローティングラックキャリア３２５７の使用。これにより、ポータブル極低温ワークステーション１９０の位置精度とクライオドックラック３２３１の位置精度を分けて扱い、サンプル移送ロボット１５０による信頼性の高いピッキングを可能にしながらもポータブル極低温ワークステーション１９０の製造を容易にする。図３２Ｄに示すように、ラック作動ピン３２３３は、クライオドックフレーム３２３５の周りにＳＢＳラック３２５４のデータムを設けるように適合されたレバー３２５６に接触する。図３２Ｄは、クライオドックシール３２３２に対して持ち上げられたポータブル極低温ワークステーション１９０を示す。ラック作動ピン３２３３はレバー３２５６を作動し、レバー３２５６は更に、クライオドックフレーム３２３５と一列に並ぶようにＳＢＳラック３２５４を移動させる。サンプル移送ロボット（図２３Ａの参照符号１５０）による収容されたサンプル管３２６０のピッキング中にＳＢＳラック３２５４が持ち上げられるのを防ぐために、リテーナリップ３２３６がクライオドックフレーム３２３５に取り付けられている。加えて、ポータブル極低温ワークステーション１９０への及びポータブル極低温ワークステーション１９０からのピックアップ動作及び配置動作中、ある機能（図示せず）が、ポータブル極低温ワークステーション１９０内の移送中の液体窒素のレベルを監視し、温度上昇の可能性を前もって警告してもよい。ポータブル極低温ワークステーション１９０が自動化極低温貯蔵システム（図２３Ａの参照符号２３００）からのサンプルとともに取り外されると、ユーザの自立性を高めるために、ポータブル極低温ワークステーション１９０に、また、更なる液体窒素を自動的に充填（又は「充満」）させてもよい。
ＳＨＭ（図２３Ａの参照符号２３２０）と個々の極低温貯蔵保管庫（図２３Ａの参照符号１１０ａ−ｂ）との間の密閉されたインターフェース及び組み立て作業についてここで記載する。図３３Ａ〜図３３Ｄは、開示される実施形態の態様による、ＳＨＭ２３２０と極低温貯蔵保管庫１１０との間のインターフェースの図である。図３３Ａは、保管庫インターフェース３３００の斜視図である。保管庫インターフェース３３００は、極低温貯蔵保管庫（図２３Ａの参照符号１１０）をＳＨＭ（図２３Ａの参照符号２３２０）に接続するように適合されている。保管庫インターフェース３３００は、底板３３７１と、弾性リング３３７２（例えば、Ａｒｍａｆｌｅｘ ＬＴＤのリングであってもよい）と、上板３３７３と、を含む。ここで図３３Ｂを参照すると、保管庫インターフェース３０００の底板３３７１は、極低温貯蔵保管庫１１０の蓋５３０と接続するように適合されている。底板は、保管庫カバーシール（図２７の参照符号２７１５）のシート部であってもよい。保管庫インターフェース３０００の上板３３７３は、上板３３７３をＳＨＭ１２０に対し密閉するように構成されたシール３３７４（例えば、ニトリルシールであってもよい）を含む。シール３３７４とＳＨＭ２３０２０はともに、極低温貯蔵保管庫１１０の保管庫カバー１６０とＳＨＭ２３２０の筐体１２２との間に気密シールを設ける。
ここで図３３Ｃ及び図３３Ｄを参照すると、自動化極低温貯蔵システム（図２３Ａの参照符号２３００）の組み立て時、保管庫インターフェース３７００は極低温貯蔵保管庫１１０の蓋５３０に取り付けられる。次に、保管庫インターフェース３７００の上部板３３７３は通し穴３３７６内の一連の締結具によって下部板３３７１にねじ止めされ、弾性リング３３７２を圧縮する。弾性リング３３７２が圧縮された状態で、極低温貯蔵保管庫１１０としても知られる冷凍庫がＳＨＭ１２０の下に配置される。次に、上部板３３７３が下部板３３７１から外され、弾性リング３３７２が膨張し、上板３３７３をＳＨＭ１２０に対して位置決めすることを可能にする。最後に、上部板３３７３はＳＨＭ１２０の下部ＳＨＭアセンブリ（図２３Ｂの参照符号２３２９）に固定され、シール３３７４を圧縮する。
図３４は、開示される実施形態の態様による、１つのサンプルトレイを２つの極低温貯蔵保管庫間で移送するように構成されたサンプル移送ロボットの図である。図３４は、２つの極低温貯蔵保管庫１１０ａ−ｂを有する自動化極低温貯蔵システム３４００、及びサンプル移送ロボット１５０を備えるＳＨＭ１２２を示す。サンプル移送ロボット１５０はグリッパ２４４０を有する。グリッパ２４４０は、トレイ３４９９を固定するように構成されており、矢印３４０１で示されるように、トレイ３４９９を第１の極低温貯蔵保管庫１１０ａから第２の極低温貯蔵保管庫１１０ｂに移送する。個々のトレイが極低温貯蔵保管庫１１０ａを出ることを可能にするために、境界部（図２３Ｂの参照符号２３１３）を取り除いて示す。この操作によって、トレイ全体をＳＨＭ１２０の制御環境内で移送することが可能になり、この操作は、緊急時に又は予防的保守のために使用してもよい。
図３５は、開示される実施形態の態様による、ＳＨＭ１２０を有する自動極低温貯蔵システム３５００の温度及び湿度制御機構の図である。図３５は、３つの別の環境、即ち、極低温貯蔵保管庫１１０の内部３５１９、ＳＨＭ１２０の内部３５２２、及びＳＨＭ１２０のクライオドック１３０を有する自動化極低温貯蔵システム３５００を示す。極低温貯蔵保管庫３５１０内の環境は約−１５０℃に冷却されてもよく、極低温貯蔵保管庫３５１０からＳＨＭ１２０への冷媒の第１の流れ３５９０によって、ＳＨＭ１２０の内部３５２２を周囲温度近傍及び適切な湿度に維持してもよい。ＳＨＭ１２０からクライオドック１３０への冷媒の第２の流れ３５９１によって、クライオドック１３０の適切な温度及び湿度を維持してもよい。
冷媒は、極低温貯蔵保管庫３５１０内の例えば液体窒素などの寒剤であってもよく、寒剤は、その後、ガス（例えば、気体窒素（Ｎ２））としてＳＨＭ１２０に入ってもよい。第１の流れ３５９０は極低温貯蔵保管庫３５１０内の冷却コイルからの排出ガスであってもよく、電磁弁（図示せず）により制御されてもよい。冷媒の流れ３５９０、３５９１はまた、ＳＨＭ１２０の内部３５２２及びクライオドック１３０の露点を、例えば、約−１００℃、例えば約−７５℃〜約−８０℃に制御してもよい。いくつかの実施形態では、ＳＨＭ１２０の内部３５２２及びクライオドック１３０の露点は、約−５０℃近傍、例えば約−４０℃〜約−５０℃などに維持される。いくつかの実施形態では、ＳＨＭ１２０の内部３５２２はクライオドック１３０よりも低い露点に維持される。
図３６Ａは、開示される実施形態の態様による、開放されたアクセスハッチ３６２２を備えるＳＨＭ１２０を有する自動極低温貯蔵システム３５００の図である。図３５Ａは、アクセスハッチ３６２２及び対応する扉３６２３を有するＳＨＭ１２０を示す。ＳＨＭ１２０は第２のアクセスハッチを含んでもよい。ＳＨＭ１２０のアクセスハッチ３６２２の１つ又は両方が予防的保守行為のためのアクセスを提供するために開かれている場合、ＳＨＭ１２０内部の湿度レベルを示す露点温度は図３６Ｂに示すように大幅且つ急速に上昇する。図３６Ｂは、特定の時間３６９１における図３２Ａのアクセスハッチ３６２２の開閉に伴う経時的な露点変化３６９２のグラフである。図３６Ｂは、アクセスハッチ３６２２が再度閉じられると、露点（湿度）を、アクセスハッチ３６２２を開く前の値に低下するのには非常により多く時間がかかることを示す。
図３７Ａは、開示される実施形態の態様による、同じハンドリング環境内の湿度レベルを制御するように構成されたクライオ乾燥システム３７６２を備えるＳＨＭ１２０を有する自動極低温貯蔵システム３７００の図である。保守訪問を短縮するために、図３６Ｂで認められたシステムの遅い反応に基づき、アクセス後の湿度低減プロセスを加速させる方法を特定することが望ましい。図３７Ａは、ＳＨＭ１２０及び極低温貯蔵保管庫１１０を含む自動化極低温貯蔵システム３７００を示す。ＳＨＭ１２０は、半導体製造で一般に使用される「クライオポンピング」技術を基にした極低温乾燥システム３７６０を含む。クライオ乾燥システム３７６０は、破壊後、許容できる湿度制御レベルへの戻りを加速させる。クライオ乾燥システム３７６０は、出力弁３７６４と、ファン３７６３と、超低温（−１５０℃未満）に冷却されたクライオトラップグリッド（又はプレート）と、入力弁３７６１と、を含む。
動作時、ユーザのアクセス後におけるＳＨＭ１２０内部の湿度の増加後、弁３７６１、３７６４は開放され、ファン３７６３は、ＳＨＭ１２０からクライオトラップ３７６２を通りＳＨＭ１２０に戻る空気流を発生させることに従事する。クライオトラップ３７６２内を流れる空気中に存在するあらゆる水分がクライオトラップ３７６２の表面に捕捉される。クライオトラップ３７６２内に空気流を強制的に送ることで、空気流中に存在する水分子がクライオトラップ３７６２の低温表面によって捉えられる確率が増加するため、乾燥が加速する。
図３７Ｂは、開示される実施形態の態様による、図３２Ａの保守ハッチの開閉に伴う経時的な露点変化及び図３７Ａのクライオトラップシステム３７６０を付加した効果のグラフである。ＳＨＭ１２０内の露点が所望の通りに低くなる（グラフ上で参照符号３７９４として強調されている）と、入力弁及び出力弁３７６１、３７６４を閉鎖し、ファン３７６３の電源を切ることができる。ファン３７６３を切ることで、空気がクライオトラップ３７６２内を流れなくなり、極低温乾燥システム３７６０はＳＨＭ１２０から分離される。クライオトラップ３７６２が暖められると、クライオトラップ３７６２が含む水が何であれ、ＳＨＭ１２０内部の低湿度環境に戻ることなく蒸発することができる。
クライオトラップシステム３７６０は、クライオトラップ３７６２上のプレートの温度が貯蔵温度に合うように調整される、冷却環境における種々の自動化貯蔵用途において使用してもよい。例えば、−２０℃の貯蔵環境では、クライオトラップ３７６２は−４０℃に設定され、−８０℃の貯蔵環境では、クライオトラップ３７６２は−８０℃を大幅に下回って（例えば−１２０℃）設定される。極低温乾燥機システムを使用してサンプルハンドリングモジュール１２０へのアクセス後の脱湿を加速させることはできるが、極低温乾燥機システムを使用して、クライオトラップ３７６２を分離し、捕捉された水分を定期的な時間間隔で放出することにより、湿度を永久的に制御することもできる。
障害復旧
図３８Ａ〜図３８Ｄは、４段階の障害復旧方法の流れ図である。図３８Ａは、自動化極低温貯蔵保管庫（図１Ａの参照符号１１０）の２つの棚（図６の参照符号６２１、６２２）の間に詰まった貯蔵トレイ（図９の参照符号９１０）の検知後に開始される障害復旧プログラムの第１段階の流れ図である。
段階１
３８０１ ２つの棚の間にトレイが詰まる。
３８０２ ファームウェアがＴ１及びＴ２における過電流検知によって詰まりを検知する。
３８０３ Ｔ８Ｒカムを反転しても安全かどうかを評価する。
３８０４ ＦＷの手動モードを用いて最後の回転運動（Ｔ１又はＴ２）を反転させる。
３８０５ ＦＷ手動モードを用いてＨＤトレイを保管庫シャトル（ＶＳ）により持ち上げる
３８０６ ＦＷ手動モードを用い、原点棚を回転させて中立位置に戻す。
３８０７ 棚はＶ８を過ぎて中立点に戻ることができたか？戻ることができていなければ、工程３８１６を経由して段階２に進む
３８０８ ＦＷ手動モードを用いてＨＤトレイを保管庫の頂部まで持ち上げる
３８０９ ＦＷ手動モードを用いてＴ８ＲによりトレイをピッキングステーションＴＴに移送する。
３８１０ アクセスパネルを開き、不良トレイを極低温容器に移送する。
３８１１ 明らかな実験器具の問題があれば修正する又は全ての管を新たなトレイに移す。
３８１２ 修正済みトレイをＯＴＴテーブル上に配置する。
３８１３ トレイの貯蔵を再試行する
３８１３ トレイの貯蔵に成功した場合、工程３８１５で復旧を終了する、
３８１３ トレイの貯蔵に失敗した場合、段階２に進む。
図３８Ｂは、詰まったトレイの再配置に成功できなかったと判定した後に開始される障害復旧プログラムの第２段階の流れ図である。
段階２
３８１７ Ｔ８Ｒを使用して保管庫蓋を閉じる
３８１８ 保管庫への手動アクセスを行うためにＳＨＭを取り外す
３８１９ 保管庫蓋を手動で開く
３８２０ 棒に取り付けたクライオカムで状況を調べる
３８２１ 手動ツールを用いて詰まりを解決する（トレイを真直にする）。
３８２２ 手動ツールを用いて詰まりを解決することができた場合。
３８２３ ＦＷの手動モードを用いて最後の回転運動（Ｔ１又はＴ２）を反転させる。
３８２４ ＦＷ手動モードを用いてＨＤトレイを保管庫シャトル（Ｖ８）により持ち上げる
３８２５ ＦＷ手動モードを用い、原点棚を回転させて中立位置に戻す。
３８２６ ＦＷ手動モードを用いてＨＤトレイを保管庫の頂部まで持ち上げる
３８２９ トレイの貯蔵を（保管庫開口部を通じて）再試行しても安全かどうかを評価する。安全でなければ、工程３８３７に進む。
３８３０ トレイの貯蔵を再試行しても安全であれば、トレイの貯蔵を再試行する。
３８３１ トレイの貯蔵に失敗した場合、段階３に進む
３８３２ トレイの貯蔵に成功した場合、保管庫蓋を手動で閉じる。
３８３３ 保管庫上のＳＨＭを再配置及び再密閉する。
３８３４ システムを再び作動し、工程３８３４で復旧を終了する。
３８３７ トレイの貯蔵を再試行することが安全でなければ、手動トレイ把持ツール（ＭＴＱ）を使用して不良トレイを極低温容器に移送する。
３８３９ 明らかな実験器具の問題があれば修正する又は全ての管を新たなトレイに移す。
３８４０ ＭＴＱを用いて保管庫シャトル上に修正済みトレイを配置する。
３８４１ トレイの貯蔵を再試行する
３８４２ トレイの貯蔵に成功した場合、工程３８３２に進む
３８４３ トレイの貯蔵に失敗した場合、段階３に進む
図３８Ｃは、トレイの手動操作後、詰まったトレイの再配置に成功できなかったと判定した後に開始される障害復旧プログラムの第３及び第４段階の流れ図である。
段階３、パート１
３８４５ システムの回転は可能か？可能でない場合、段階４に進む
３８４６ システムの回転が可能であれば、ＦＷの手動モードを用いて最後の回転運動（Ｔ１又はＴ２）を反転させる。
３８４７ リーチの長いソケットを使用してＶＳからエアロプレーン（ａｅｒｏｐｌａｎｅ）を取り外す。
３８４８ 保管庫シャトルアセンブリを取り外す。
３８４９ 最上層から開始し、ＨＤトレイを取り外す
３８５０ 手動又はＦＷのいずれかでＴ１及びＴ２を共に回転させる
３８５１ 回収したトレイを一時貯蔵部に置く。
３８５２ 工程３８４９から工程３８５１を必要な回数繰り返し、その後、段階３、パート２に進む。
段階４
３８５３ 保管庫蓋を取り外し、最上部ブラケットを蒸発器と共に緩める。
３８５４ 柔軟な送り込みを行う復旧システムに蒸発器を接続する。
３８５５ 復旧用断熱シュラウド並びに手動ホイスト及びウィンチを据付ける
３８５６ 全てのトレイを手動で回収し、一時貯蔵部に移し、その後、段階３、パート２に進む。
図３８Ｄは、詰まったトレイの原因を修復するために極低温貯蔵保管庫の蓋を開いた後に開始される障害復旧プログラムの最終段階の流れ図である。
段階３、パート２
３８５８ 適宜、（ｉ）保管庫を修理する。（ｉｉ）底部から管（単数又は複数）を取り出す。（ｉｉｉ）新たな保管庫を据付ける。
３８５９ 新たな／修理済み保管庫のＶＳに手動ツールによってトレイを配置する
３８６０ ＦＷのテックＧＵＩ（ｔｅｃｈ ＧＵＩ）を使用してトレイを貯蔵する
３８６１ 工程３８５９及び工程３８６０を必要な回数繰り返す。
３８６２ 保管庫蓋を手動で閉じる。
３８６３ 保管庫上のＳＨＭを再配置及び再密閉する。
３８６４ システムを再び作動させる。
３８６５ 管をトレイ毎に検査して位置を確認し、工程３８６６で復旧を終了する。
図３９は、超低温環境用のカメラモジュールの概略図である。図３９は、極低温環境での使用のために適応させたカメラモジュール３９００を示す。カメラモジュール３９００は、本体３９０３と、レンズ３９０１と、カメラモジュール３９００の先端部のＬＥＤリング３９０２と、を含む。本体３９０３は、カメラレンズ３９０１からイメージサークルを受信するカメラセンサ、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳを収容している。ＬＥＤリング３９０２はカメラレンズ３９０１から外側の方向に照明を提供し、カメラモジュール３９００が暗い又は光のない環境内で動作することを可能にする。イメージセンサ（図示せず）は未処理の画像データを、データケーブル３９０４を介して画像処理電子機器（図示せず）に送信する。通常、画像処理電子機器はカメラ本体３９０３に組み込まれているが、画像処理電子機器を取り外すことで、電子機器が確実に動作するするには温度が低すぎる環境でカメラモジュール３９００が動作することを可能にする。
図４０は、別のラック実施形態の図である。図４０は、保管庫シャトルプロファイル４０８４及び複数のトレイプロファイル４０８１を有する星形ラック４０８０を示す。トレイプロファイル４０８１は外端部が開放されており、トレイを星形ラック４０８０から離れる方に半径方向に並進させ、このトレイを垂直に移動させることによって、取り付けられたトレイ（図示せず）を星形ラック４０８０から垂直に（ページの外に）取り外すことを可能にする。
図４１は、図４０の別のラック４０８０を有する極低温貯蔵保管庫１１０の図である。
図４２は、極低温貯蔵保管庫１１０の完全な分解を含む障害復旧作業の図である。図４２は、トレイを保持するラックのスピンドル５５０と、極低温貯蔵保管庫１１０上に配置された断熱されたシュラウド４２０１と、を有する極低温貯蔵保管庫１１０を示す。断熱されたシュラウド４２０１は極低温貯蔵保管庫１１０上方に空洞４２０３を形成し、ラックのスピンドル５５０を断熱されたシュラウド４２０１内に上昇させ、極低温貯蔵保管庫１１０を修理又は保守することを可能にする。加えて、ラックのスピンドル５５０が断熱されたシュラウド４２０１内に収容される場合、ラックのスピンドル５５０を交換用の極低温貯蔵保管庫へと移すために、交換用の極低温貯蔵保管庫（図示せず）を断熱されたシュラウド４２０１の下に配置してもよい。
本発明を、その例示的実施形態を参照して特に示し、記載してきたが、当業者には、添付の特許請求の範囲に包含される発明の範囲から逸脱することなく形態及び細部の種々の変更を本発明に施してもよいことは理解されよう。

Claims (73)

  1. 少なくとも第１の極低温環境内に複数のサンプルを貯蔵するように構成された少なくとも１つの保管庫と、
    前記複数のサンプルの個々のサンプルを前記第１の極低温環境と第２の極低温環境との間で自動的に移送するように構成されたサンプルハンドリングモジュールと、
    を含む、極低温貯蔵システム。
  2. 前記少なくとも１つの保管庫は、前記第１の極低温環境を収容する第１の保管庫と、前記第２の極低温環境を収容する第２の保管庫と、を含む、請求項１に記載のシステム。
  3. 取り外し可能な貯蔵ユニットに接続するように構成されたポートを更に含み、前記取り外し可能な貯蔵ユニットは前記第２の極低温環境を収容する、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記サンプルハンドリングモジュールは更に、移送中、前記個々のサンプルを、前記個々のサンプルのガラス転移温度未満に維持するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記サンプルハンドリングモジュールは、移送中、前記個々のサンプルを非極低温環境内において移動させる、請求項４に記載のシステム。
  6. 前記非極低温環境は脱湿環境である、請求項５に記載のシステム。
  7. 前記サンプルハンドリングモジュールは前記非極低温環境を収容する、請求項５に記載のシステム。
  8. 前記少なくとも１つの保管庫は、液体窒素冷却コイルと、前記冷却コイルへと流れる液体窒素の入力流と、を含み、液体窒素の前記入力流は前記冷却コイル内で窒素ガスに変化する、請求項１に記載のシステム。
  9. 前記冷却コイルは前記少なくとも１つの保管庫へのオリフィスを更に含み、前記冷却コイルは前記窒素ガスを前記少なくとも１つの保管庫内に少なくとも一部排出するように適合されており、前記排出された窒素は前記少なくとも１つの保管庫内の正圧を維持する、請求項８に記載のシステム。
  10. 前記冷却コイルは前記サンプルハンドリングモジュールへの排出弁を更に含み、前記排出弁は前記サンプルハンドリングモジュールに窒素ガスの排出流を提供する、請求項９に記載のシステム。
  11. 前記複数のサンプルは前記少なくとも１つの保管庫内の複数のトレイに貯蔵される、請求項１に記載のシステム。
  12. 前記少なくとも１つの保管庫は、前記複数のトレイの個々のトレイを前記少なくとも１つの保管庫の境界部に移送するように構成されており、前記個々のトレイは前記個々のサンプルを貯蔵する、請求項１１に記載のシステム。
  13. 前記少なくとも１つの保管庫は更に、前記個々のトレイを、前記少なくとも１つの保管庫の冷却コイルの垂直高さより低い垂直高さに維持するように構成されている、請求項１２に記載のシステム。
  14. 前記少なくとも１つの保管庫は、移送中、前記個々のトレイを前記境界部に接触するように配置する、請求項１２に記載のシステム。
  15. 前記サンプルハンドリングモジュールは、移送中、前記個々のトレイから前記個々のサンプルを取り出す、請求項１２に記載のシステム。
  16. 前記複数のサンプルの中から前記個々のサンプルを特定するように構成されたセンサを更に含む、請求項１に記載のシステム。
  17. 前記センサは、前記第１の極低温環境内で動作可能なカメラを含む、請求項１６に記載のシステム。
  18. 前記センサは、移送前に、前記個々のサンプルのバーコードを読み取るように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
  19. 極低温貯蔵の方法であって、
    少なくとも第１の極低温環境を収容する少なくとも１つの保管庫内に複数のサンプルを貯蔵するステップと、
    前記複数のサンプルの個々のサンプルを前記第１の極低温環境と第２の極低温環境との間で自動的に移送するステップと、
    を含む、方法。
  20. 前記少なくとも１つの保管庫は、前記第１の極低温環境を収容する第１の保管庫と、前記第２の極低温環境を収容する第２の保管庫と、を含む、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記第２の極低温環境は取り外し可能な貯蔵ユニットによって収容される、請求項１９に記載の方法。
  22. 移送中、前記個々のサンプルを、前記個々のサンプルのガラス転移温度未満に維持するステップを更に含む、請求項１９に記載の方法。
  23. 移送中、前記個々のサンプルを非極低温環境内において移動させるステップを更に含む、請求項１９に記載の方法。
  24. 極低温貯蔵保管庫であって、
    断熱された冷凍庫と、
    それぞれが複数のサンプルを貯蔵する複数のトレイの第１部分集合を貯蔵するように構成された第１のラックと、
    前記複数のトレイの第２部分集合を貯蔵するように構成された第２のラックであって、前記第２のラックは、前記第１のラックの複数の棚と交互配置された複数の棚を含む、第２のラックと、
    前記第１のラック及び前記第２のラックのそれぞれと当該極低温貯蔵保管庫の境界部との間で前記複数のトレイの個々のトレイを移送するように構成されたシャトルと、
    を含む、極低温貯蔵保管庫。
  25. 前記第１のラック及び前記第２のラックは、共通軸の周りを互いに独立して回転するように構成されている、請求項２４に記載の貯蔵保管庫。
  26. 軸受と、ベルと、ボスと、を含む、前記共通軸にある少なくとも１つのラック支持物を更に含み、前記ボスは前記共通軸に取り付けられており、前記ベルは前記ボス上で前記軸受を介して回転するように配置されている、請求項２５に記載の貯蔵保管庫。
  27. 前記第１のラックの少なくとも１つの棚は中心部によって支持されており、前記第２のラックの棚は前記ボスによって支持されている、請求項２６に記載の貯蔵保管庫。
  28. 熱膨張及び収縮によって、前記軸受は、周囲温度において前記ボスに接している状態から、極低温において前記ベルに接している状態へと変化する、請求項２６に記載の貯蔵保管庫。
  29. 前記シャトルは、前記個々のトレイを前記共通軸に平行な方向に移送するように構成されている、請求項２５に記載の貯蔵保管庫。
  30. 前記トレイは第１セット及び第２セットの運動学的ピンを含み、移送中、前記第１セットの運動学的ピンは前記トレイを前記第１又は第２のラックに側方から固定し、前記第２セットの運動学的ピンは前記トレイを前記シャトル上に位置決めする、請求項２４に記載の貯蔵保管庫。
  31. 前記第２セットの運動学的ピンは、前記シャトル上の前記個々のトレイの様々な動きを可能にする、請求項３０に記載の貯蔵保管庫。
  32. 前記第１のラック、前記第２のラック、及び前記シャトルの少なくとも１つは、前記第１のラック、前記第２のラック、及び前記シャトルの少なくとも１つに前記個々のトレイを位置決めする及び／又は固定するための運動学的ピンのセットを含む、請求項２４に記載の貯蔵保管庫。
  33. 前記第１のラック及び前記第２のラックをそれぞれ回転させるように構成された第１のモータ及び第２のモータを更に含み、前記第１のモータ及び前記第２のモータは前記断熱された冷凍庫の外部にある、請求項２４に記載の貯蔵保管庫。
  34. 前記シャトルは更に、移送中、前記個々のトレイを前記境界部に接触するように配置するように構成されている、請求項２４に記載の貯蔵保管庫。
  35. 前記シャトルは更に、前記複数のサンプルの個々のサンプルを前記貯蔵保管庫から取り出すことを可能にするよう前記トレイを配置するように構成されている、請求項２４に記載の貯蔵保管庫。
  36. 前記貯蔵保管庫の上部分に位置する少なくとも１つの冷却コイルを更に含む、請求項２４に記載の貯蔵保管庫。
  37. 前記少なくとも１つの冷却コイルの近傍にバックアップ冷却コイルを更に含む、請求項３６に記載の貯蔵保管庫。
  38. 前記少なくとも１つの冷却コイルは少なくとも１つのオリフィスを含み、前記少なくとも１つの冷却コイルは、前記少なくとも１つのオリフィスを通じて、前記複数のサンプルを含む環境へとガスを伝播する、請求項３６に記載の貯蔵保管庫。
  39. 前記冷却ガスは前記断熱された冷凍庫内の正圧を維持する、請求項３８に記載の貯蔵保管庫。
  40. 前記冷却コイルは、移送中、前記個々のトレイを前記複数のサンプルのガラス転移温度未満の温度に維持する、請求項３６に記載の貯蔵保管庫。
  41. 前記複数のサンプルの中から個々のサンプルを特定するように構成されたセンサを更に含む、請求項２４に記載の貯蔵保管庫。
  42. 前記センサは、前記複数のサンプルを含む極低温環境内で動作可能なカメラを含む、請求項４１に記載の貯蔵保管庫。
  43. 前記センサは、前記貯蔵保管庫から前記個々のサンプルを取り出す前に、前記個々のサンプルのバーコードを読み取るように構成されている、請求項４１に記載の貯蔵保管庫。
  44. 前記断熱された冷凍庫は、前記断熱された冷凍庫の頂部の周囲にシールを設けるように適合された蓋を更に含む、請求項２４に記載の貯蔵保管庫。
  45. 前記シールはハーメチックシールである、請求項４４に記載の貯蔵保管庫。
  46. 前記蓋は上部金属外皮及び下部金属板を含み、成形発泡体の領域によって前記上部金属外皮を前記下部金属板に接続している、請求項４４に記載の貯蔵保管庫。
  47. 前記断熱された冷凍庫はデュワーびんである、請求項２４に記載の貯蔵保管庫。
  48. 極低温貯蔵保管庫を動作する方法であって、
    第１及び第２のラックを収容する断熱された冷凍庫において、前記第１のラックは、前記第２のラックの複数の棚と交互配置された複数の棚を含み、
    前記第１のラックと前記第２のラックとを整列させて垂直シャフトを形成するステップと、
    前記第１のラック及び前記第２のラックのうちの１つの目的の棚より下の高さまで垂直シャトルを低下させるステップと、
    前記第１のラック及び前記第２のラックのうちの１つを回転させて、目的のトレイを前記垂直シャトルより上に配置するステップと、
    前記目的のトレイを、前記垂直シャトルによって、前記目的の棚とは異なる高さまで上昇させるステップと、
    前記第１のラック及び前記第２のラックのうちの１つを回転させて前記垂直シャフトを形成するステップと、
    前記目的のトレイを、前記垂直シャトルによって、前記断熱された冷凍庫の頂部部分へと持ち上げるステップと、
    を含む、方法。
  49. 前記第１のラックの前記棚は、共通軸の周りを一様に回転するように固定され、前記第２のラックの前記棚は、前記共通軸の周りを一様に回転するように固定される、請求項４８に記載の方法。
  50. 前記目的のトレイを前記断熱された冷凍庫の頂部部分へと持ち上げるステップは、前記断熱された冷凍庫の開口部の境界部に接触するように前記目的のトレイを持ち上げるステップを含む、請求項４９に記載の方法。
  51. 前記目的のトレイへの外部アクセスを提供するために、前記断熱された冷凍庫のカバーを取り外すステップを更に含む、請求項５０に記載の方法。
  52. 前記断熱された冷凍庫はデュワーびんである、請求項５１に記載の方法。
  53. 第１の極低温環境に接続している第１ポートと、
    第２の極低温環境に接続している第２ポートと、
    個々のサンプルを前記第１の極低温環境と前記第２の極低温環境との間で移送するように構成されたロボットアームと、
    を含む、サンプルハンドリングモジュール。
  54. 前記第１ポートは、前記第１の極低温環境を収容する第１の保管庫に接続している、請求項５３に記載のサンプルハンドリングモジュール。
  55. 前記第２ポートは、前記第２の極低温環境を収容する第２の保管庫に接続している、請求項５４に記載のサンプルハンドリングモジュール。
  56. 前記第２ポートは、前記第２の極低温環境を収容する取り外し可能な貯蔵ユニットに接続している、請求項５４に記載のサンプルハンドリングモジュール。
  57. 前記ロボットアームは、移送中、前記個々のサンプルを非極低温環境内において移動するように構成されている、請求項５３に記載のサンプルハンドリングモジュール。
  58. 前記非極低温環境から水分を除去するように構成されたクライオトラップを更に含む、請求項５７に記載のサンプルハンドリングモジュール。
  59. 前記非極低温環境を脱湿するように適合された窒素排出ガスインフローを更に含む、請求項５７に記載のサンプルハンドリングモジュール。
  60. 前記ロボットアームはグリッパ及び断熱スリーブを含み、前記グリッパは、移送中、個々のサンプルを固定し、前記断熱スリーブによって前記個々のサンプルを囲むように適合されている、請求項５３に記載のサンプルハンドリングモジュール。
  61. 前記断熱スリーブは、保管庫の扉上の対応するペグと嵌合するように適合された２つ以上の外溝を含み、嵌合されると、前記グリッパは、極低温環境を有する極低温保管庫に通じる扉上のロック機構を作動させる、請求項６０に記載のサンプルハンドリングモジュール。
  62. 前記ロボットアームは更に、前記第１の極低温環境にアクセスする前に前記第１の極低温環境に通じる保管庫の扉を取り外すように構成されている、請求項５３に記載のサンプルハンドリングモジュール。
  63. 前記個々のサンプルは、移送中、各々のガラス転移温度未満に維持される、請求項５３に記載のサンプルハンドリングモジュール。
  64. 断熱された冷凍庫の頂部部分を密閉するための蓋であって、
    前記蓋の頂面及び外部側面へと延びる上部金属外皮であって、前記外部側面は前記断熱された冷凍庫の外部側壁に接するように延びている、上部金属外皮と、
    前記蓋の底面及び内部側面へと延びる下部金属板であって、前記内部側面の少なくとも一部分は前記断熱された冷凍庫の内部側壁に接触している、下部金属板と、
    前記上部金属外皮と前記下部金属板との間の層を占める断熱発泡体と、
    を含む、蓋。
  65. 前記上部金属外皮、前記下部金属板、及び前記断熱発泡体は、前記上部金属外皮と前記下部金属板との間に延びる開口部を形成するように適合されている、請求項６４に記載の蓋。
  66. 前記上部金属外皮と前記下部金属板との間に前記開口部を介して延びるガラス強化プラスチック（ＧＲＰ）層を更に含む、請求項６５に記載の蓋。
  67. 前記下部金属板は更に、少なくとも１つの冷媒コイルを支持するように構成されている、請求項６４に記載の蓋。
  68. 断熱された冷凍庫と、
    前記断熱された冷凍庫内部の頂部部分に配置された少なくとも１つの冷媒コイルであって、前記少なくとも１つの冷媒コイルは、複数のオリフィスを通じて前記断熱された冷凍庫内に冷媒ガスを排出するように構成されている、少なくとも１つの冷媒コイルと、
    を含む、極低温貯蔵保管庫。
  69. それぞれが複数のサンプルを貯蔵する複数のトレイを保管するように構成された少なくとも１つのラックを更に含み、前記ラックは、前記少なくとも１つの冷媒コイルより下に配置されている、請求項６８に記載の貯蔵保管庫。
  70. 前記少なくとも１つの冷媒コイルは更に、前記ラックを通じて、前記断熱された冷凍庫の底部部分に向かって前記冷媒ガスを排出するように構成されている、請求項６９に記載の貯蔵保管庫。
  71. 前記少なくとも１つの冷媒コイルは更に、前記断熱された冷凍庫内の正圧を維持するように前記冷媒ガスを排出するように構成されている、請求項６８に記載の貯蔵保管庫。
  72. 前記断熱された冷凍庫はデュワーびんである、請求項６８に記載の貯蔵保管庫。
  73. 極低温貯蔵冷凍庫からサンプル貯蔵ラックを取り出す方法であって、
    極低温貯蔵冷凍庫がサンプルトレイの複数のラックを含むことを前提として、
    前記極低温貯蔵冷凍庫の蓋を取り外すステップと、
    前記極低温貯蔵冷凍庫の開放頂端部を断熱されたシュラウドで覆うステップと、
    前記サンプルトレイの複数のラックの少なくとも一部分を前記断熱されたシュラウドによって囲まれた容積内に上昇させるステップと、
    を含む、方法。
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