JP2019158206A - Freezing preservation system - Google Patents

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Abstract

To provide a freezing preservation system which can maintain a temperature of a gas phase temperature in a container at an ultralow temperature, and reduce a high gas phase temperature state by reducing an increase in gas phase temperature in the container when a shutter is opened.SOLUTION: A freezing preservation system includes: a handling device 130 for handling a preservation object through an upper opening part 103 of a container body 101; and a liquid supply valve 111 for controlling opening and closing of supply of liquid nitrogen. A handling control part for controlling the handling device 130 is configured to control the liquid supply valve 111 in conjunction with the control of the handling device 130.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、低温媒体が供給される容器本体と、前記容器本体への低温媒体の供給を開閉制御する給液弁と、前記容器本体の上方開口部を介して保存対象をハンドリングするハンドリング装置とを有する冷凍保存システム及び冷凍保存方法に関するものである。   The present invention includes a container main body to which a low-temperature medium is supplied, a liquid supply valve that controls opening and closing of the supply of the low-temperature medium to the container main body, and a handling device that handles an object to be stored through an upper opening of the container main body. The present invention relates to a frozen storage system and a frozen storage method.

従来、医学、化学、生化学、生体学、製薬、食品などの基礎研究あるいは応用研究においては、大量の生体サンプル、臨床サンプル、化学合成物などの試料や生成物を保管している。
例えば、創薬研究プロセスにおいても、生体活性等を調査するため、多種多様な検査、実験が行われているが、これらを極低温の安定した環境のもとで保管することが要請されている。
そのため、容器に低温媒体として液体窒素を供給し、容器底部の液相領域に貯留した液体窒素により極低温（一般に、約−１５０℃以下）に保持された、液相領域上の気相領域において保存物を凍結保存するように構成された気相式の冷凍保存システムが公知である（特許文献１等参照。）。 Conventionally, in basic research or applied research such as medicine, chemistry, biochemistry, biology, pharmaceuticals, and food, a large amount of biological samples, clinical samples, chemical samples, and other samples and products are stored.
For example, in the drug discovery research process, a wide variety of tests and experiments are conducted to investigate bioactivity, etc., but it is required to store these in a stable environment at extremely low temperatures. .
Therefore, in the gas phase region above the liquid phase region, liquid nitrogen is supplied to the vessel as a low temperature medium and held at a very low temperature (generally about −150 ° C. or less) by the liquid nitrogen stored in the liquid phase region at the bottom of the vessel. A gas phase type cryopreservation system configured to cryopreserve a preserved material is known (see Patent Document 1, etc.).

特許文献１で公知の冷凍保存システム（気相式凍結保存容器）は、気相領域の温度を検出する温度センサーと液相領域の液位を検出する液位センサーとを設け、液体窒素供給管路から液相領域に導いた給液管路に、温度センサーによる検出気相温度および液位センサーによる検出液位に基づいて開閉制御される給液弁を設け、検出気相温度が設定気相温度を超え且つ検出液位が設定上限液位に達していない場合に、給液弁を開制御して液体窒素の供給により液相領域をバブリングし、その後、検出液位が設定上限液位に達した時点で給液弁を閉制御するようにして、容器内の気相温度の温度を極低温に維持管理している。   A cryopreservation system (gas phase cryopreservation container) known in Patent Document 1 is provided with a temperature sensor for detecting the temperature in the gas phase region and a liquid level sensor for detecting the liquid level in the liquid phase region, and a liquid nitrogen supply pipe A liquid supply valve that is controlled to open and close based on the gas phase temperature detected by the temperature sensor and the liquid level detected by the liquid level sensor is provided in the liquid supply line led from the channel to the liquid phase region. When the temperature is exceeded and the detected liquid level has not reached the set upper limit liquid level, the liquid supply region is bubbled by supplying the liquid nitrogen by opening the liquid supply valve, and then the detected liquid level reaches the set upper limit liquid level. When it reaches, the supply valve is controlled to be closed, and the temperature of the gas phase temperature in the container is maintained at a very low temperature.

特許第４２５６８０３号公報Japanese Patent No. 4256803

このような、特許文献１で公知の冷凍保存システム（気相式凍結保存容器）では、容器内の温度が上昇しない限り液体窒素が供給されないため、保存対象の入出庫等のためにハンドリング装置を挿入した場合、ハンドリング装置の熱容量が大きく容器内の気相の温度が急激に上昇する虞があり、気相温度の高い状態が長く続く虞があった。   In such a cryopreservation system (gas phase cryopreservation container) known in Patent Document 1, liquid nitrogen is not supplied unless the temperature in the container rises. When inserted, there is a concern that the heat capacity of the handling device is large, and the temperature of the gas phase in the container may rise rapidly, and the state where the gas phase temperature is high may continue for a long time.

本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、容器内の気相温度の温度を極低温に維持できるとともに、ハンドリング装置を挿入した場合の容器内の気相温度の上昇を抑え、気相温度の高い状態を少なくすることが可能な冷凍保存システムを提供するものである。   The present invention solves the problems of the prior art as described above, can maintain the temperature of the gas phase temperature in the container at an extremely low temperature, and can control the gas phase temperature in the container when the handling device is inserted. It is an object of the present invention to provide a cryopreservation system capable of suppressing the rise and reducing the state of high gas phase temperature.

本発明に係る冷凍保存システムは、低温媒体が供給される容器本体と、前記容器本体への低温媒体の供給を開閉制御する給液弁と、前記容器本体の上方開口部を介して保存対象をハンドリングするハンドリング装置とを有する冷凍保存システムであって、前記冷凍保存システムは、前記ハンドリング装置を制御するハンドリング制御部を有し、前記ハンドリング制御部は、前記ハンドリング装置の制御と連動して前記給液弁を制御するように構成されていることにより、前記課題を解決するものである。
また、本発明に係る冷凍保存方法は、低温媒体が供給されるように構成された容器本体と、前記容器本体への低温媒体の供給を開閉制御する給液弁と、前記容器本体の上方開口部を介して保存対象をハンドリングするハンドリング装置とを有し、前記容器本体へのハンドリング装置の入出による温度変化を抑制する冷凍保存方法であって、
前記ハンドリング装置を制御するハンドリング制御部が、前記ハンドリング装置の制御と連動して前記給液弁を制御することにより、前記課題を解決するものである。 A cryopreservation system according to the present invention includes a container main body to which a low-temperature medium is supplied, a liquid supply valve that controls opening and closing of the supply of the low-temperature medium to the container main body, and an object to be stored through an upper opening of the container main body. A cryopreservation system having a handling device for handling, wherein the cryopreservation system has a handling control unit for controlling the handling device, and the handling control unit is linked with control of the handling device. The above-described problem is solved by being configured to control the liquid valve.
The cryopreservation method according to the present invention includes a container main body configured to be supplied with a low-temperature medium, a liquid supply valve that controls the supply of the low-temperature medium to the container main body, and an upper opening of the container main body. A storage device that handles a storage object via a section, and a cryopreservation method that suppresses temperature changes due to the handling device entering and exiting the container body,
A handling control unit that controls the handling device solves the problem by controlling the liquid supply valve in conjunction with the control of the handling device.

本請求項１に係る冷凍保存システム及び請求項７に係る冷凍保存方法によれば、ハンドリング制御部がハンドリング装置の制御と連動して給液弁を制御することにより、保存対象の入出庫等のためのハンドリング装置を挿入に伴って容器内の気相の温度が急激に上昇することを抑制し、気相温度の高い状態が長く続く状態となることを防止できる。   According to the frozen storage system according to claim 1 and the frozen storage method according to claim 7, the handling control unit controls the liquid supply valve in conjunction with the control of the handling device. Therefore, it is possible to suppress a rapid increase in the temperature of the gas phase in the container as the handling device is inserted, and to prevent the state in which the gas phase temperature is high from continuing for a long time.

本請求項２に記載の構成によれば、ハンドリング制御部は、シャッター制御部の制御指令を受けてハンドリング装置を制御するように構成されていることにより、給液弁の制御を、実際のハンドリング装置の制御と異なる最適なタイミングに設定することが可能となり、気相の温度が急激に上昇することをより効果的に抑制することが可能となる。
本請求項３に記載の構成によれば、シャッターの閉塞動作と連動して給液弁を閉塞するように構成されていることにより、余分な液体窒素の供給が抑制され、少ない供給量で最適に管理することが可能となる。
本請求項４に記載の構成によれば、ハンドリング制御部は、給液弁の開放後、所定時間で前記給液弁を閉塞するように構成されていることにより、余分な液体窒素の供給で温度が過剰に低下することが抑制され、少ない供給量で最適に管理することが可能となる。
本請求項５に記載の構成によれば、ハンドリング制御部は、温度センサーの検出値に応じて、給液弁の開放閉塞のタイミングを変更可能に構成されていることにより、さらに、余分な液体窒素の供給が抑制され、少ない供給量で最適に管理することが可能となる。
本請求項６に記載の構成によれば、ハンドリング制御部は、温度センサーの検出値が所定の温度より下回った際に給液弁を閉塞するように構成されていることにより、さらに、余分な液体窒素の供給で温度が過剰に低下することが抑制され、少ない供給量で最適に管理することが可能となる。 According to the configuration of the second aspect of the present invention, the handling control unit is configured to control the handling device in response to a control command from the shutter control unit, so that the liquid supply valve can be controlled. It is possible to set an optimal timing different from the control of the apparatus, and it is possible to more effectively suppress a rapid rise in the temperature of the gas phase.
According to the configuration of the third aspect of the present invention, since the liquid supply valve is closed in conjunction with the shutter closing operation, the supply of excess liquid nitrogen is suppressed, and the optimum is achieved with a small supply amount. It becomes possible to manage.
According to the configuration of the fourth aspect of the present invention, the handling control unit is configured to close the liquid supply valve in a predetermined time after the liquid supply valve is opened, so that excess liquid nitrogen can be supplied. It is possible to suppress the temperature from being excessively lowered and to optimally manage with a small supply amount.
According to the configuration described in claim 5, the handling control unit is configured to be able to change the timing of opening and closing of the liquid supply valve according to the detection value of the temperature sensor. The supply of nitrogen is suppressed, and it becomes possible to optimally manage with a small supply amount.
According to the configuration of the sixth aspect of the present invention, the handling control unit is configured to close the liquid supply valve when the detection value of the temperature sensor falls below a predetermined temperature. The supply of liquid nitrogen suppresses an excessive decrease in temperature, and it is possible to optimally manage with a small supply amount.

本発明の第１実施形態である冷凍保存システムの説明図。Explanatory drawing of the frozen preservation system which is 1st Embodiment of this invention.

本発明の一実施形態である冷凍保存システムは、図１に簡略的に示すように、底部に貯留した液体窒素により極低温に保持されるように構成され、上面の上方開口部１０３にシャッター１０２を有した容器本体１０１と、容器本体１０１の内部に設けられ、気相領域の温度を検出する温度センサー１２０と、上方開口部１０３を介して保存対象をハンドリングするハンドリング装置１３０と、容器本体１０１に液体窒素を供給する供給管路１１０と、供給管路１１０に設けられ、液体窒素の供給を開閉制御する給液弁１１１とを有している。   A frozen storage system according to an embodiment of the present invention is configured to be held at a cryogenic temperature by liquid nitrogen stored at the bottom, as shown schematically in FIG. , A temperature sensor 120 for detecting the temperature of the gas phase region, a handling device 130 for handling an object to be stored through the upper opening 103, and a container body 101. A supply line 110 for supplying liquid nitrogen, and a supply valve 111 provided in the supply line 110 for controlling the opening and closing of the supply of liquid nitrogen.

容器本体１０１底部には液体窒素が供給されて液相領域上の気相領域が極低温（一般に、約−１５０℃以下）に保持され、気相領域に、生体サンプル、臨床サンプル、化学合成物などの保存対象が収容されて凍結保存される。
また、シャッター１０２は、駆動装置（図示せず）により開閉制御可能であり、また、ハンドリング装置１３０はハンドリングロボット等（図示せず）で構成され、シャッター１０２が開状態の時に保存物の自動入出庫が可能なように構成されている。 Liquid nitrogen is supplied to the bottom of the container body 101 so that the gas phase region on the liquid phase region is kept at a very low temperature (generally, about −150 ° C. or lower). The object to be stored is stored and frozen.
The shutter 102 can be controlled to open and close by a driving device (not shown), and the handling device 130 includes a handling robot or the like (not shown). It is configured so that it can be issued.

冷凍保存システム１００は、少なくとも温度センサー１２０、ハンドリング装置１３０を制御するハンドリング制御部（図示せず）からの信号が入力され、給液弁１１１の開閉、シャッター１０２の開閉を制御可能なシャッター制御部（図示せず）を有している。   In the cryopreservation system 100, at least a temperature sensor 120 and a signal from a handling control unit (not shown) that controls the handling device 130 are input, and a shutter control unit that can control the opening and closing of the liquid supply valve 111 and the opening and closing of the shutter 102. (Not shown).

以上のように構成された冷凍保存システム１００における、制御のフローについて説明する。
まず、ハンドリング制御部に保存対象の入庫あるいは出庫の指令が入力されると、ハンドリング制御部からシャッター制御部に対し動作開始が伝達され、シャッター制御部はシャッター１０２を開放する。
ハンドリング制御部は、温度センサー１２０で検出した容器本体１０１内の気相の温度が設定温度に対して余裕がある場合は、ハンドリング装置１３０が上方開口部１０３に向かって下降開始した時に給液弁１１１を開放して液体窒素を容器本体１０１内に供給する。
温度センサー１２０で検出した容器本体１０１内の気相の温度が設定温度に対して余裕がない場合は、動作開始が伝達されると直ちに給液弁１１１を開放して液体窒素を容器本体１０１内に供給する。 A control flow in the cryopreservation system 100 configured as described above will be described.
First, when a storage entry / exit command is input to the handling control unit, an operation start is transmitted from the handling control unit to the shutter control unit, and the shutter control unit opens the shutter 102.
When the temperature of the gas phase in the container main body 101 detected by the temperature sensor 120 has a margin with respect to the set temperature, the handling control unit supplies the liquid supply valve when the handling device 130 starts to descend toward the upper opening 103. 111 is opened and liquid nitrogen is supplied into the container body 101.
When the temperature of the gas phase in the container main body 101 detected by the temperature sensor 120 has no margin with respect to the set temperature, the supply valve 111 is opened immediately after the start of operation is transmitted, and liquid nitrogen is supplied to the container main body 101. To supply.

ハンドリング制御部は、給液弁１１１を開放した後、所定時間経過すると給液弁１１１を閉塞する。
この時の所定時間は、給液弁１１１を開放する直前に、温度センサー１２０で検出した容器本体１０１内の気相温度等の条件を基に、シャッター制御部において最適な値を算出して設定される。
また、ハンドリング制御部は、温度センサー１２０による容器本体１０１内の気相温度の検出を継続して行い、容器本体１０１内の気相温度が、設定温度より著しく下回った時には、前述の所定時間にかかわらず直ちに給液弁１１１を閉塞する。 The handling control unit closes the liquid supply valve 111 when a predetermined time has elapsed after opening the liquid supply valve 111.
The predetermined time at this time is set by calculating an optimum value in the shutter control unit based on conditions such as the gas phase temperature in the container body 101 detected by the temperature sensor 120 immediately before opening the liquid supply valve 111. Is done.
Further, the handling control unit continuously detects the gas phase temperature in the container main body 101 by the temperature sensor 120. When the gas phase temperature in the container main body 101 is significantly lower than the set temperature, the handling control unit performs the above-described predetermined time. Regardless, the liquid supply valve 111 is immediately closed.

なお、ハンドリング制御部による給液弁１１１を開放タイミングは、シャッター１０２が開放を開始した時、上方開口部１０３が完全に開放された時、ハンドリング装置１３０が上方開口部１０３から内部に入った時等の他のタイミングを基準としてもよく、容器本体１０１内の気相の温度に応じて、２つ以上のタイミングを切り替えるようにしてもよい。
また、ハンドリング制御部による給液弁１１１を閉塞タイミングは、ハンドリング装置１３０が上方開口部１０３から外部に出た時、シャッター１０２が上方開口部１０３を閉塞した時等に設定されてもよい。 The timing for opening the liquid supply valve 111 by the handling control unit is when the shutter 102 starts to open, when the upper opening 103 is fully opened, or when the handling device 130 enters the inside from the upper opening 103. Other timings may be used as a reference, and two or more timings may be switched according to the temperature of the gas phase in the container body 101.
Further, the closing timing of the liquid supply valve 111 by the handling control unit may be set when the handling device 130 goes out of the upper opening 103 or when the shutter 102 closes the upper opening 103.

さらに、温度センサー１２０で検出した容器本体１０１内の気相の温度を用いて、ハンドリング装置１３０やシャッター１０２の動作とは独立して給液弁１１１の開閉を制御する温度管理制御を組み合わせてもよく、公知の液位センサー等を用いて、容器本体１０１内の液面管理制御を組み合わせてもよい。
また、複数の制御部、制御機構は、物理的には１つの装置であっても複数の装置に分散されていてもよい。
また、その配置や物理的な形状はいかなるものであってもよく、研究設備、試験設備、製造設備等の冷凍保存システムが利用される設備における他の制御手段、管理手段等がその機能を有するものであってもよい。 Further, by using the temperature of the gas phase in the container main body 101 detected by the temperature sensor 120, temperature management control for controlling the opening / closing of the liquid supply valve 111 independently of the operation of the handling device 130 or the shutter 102 may be combined. The liquid level management control in the container body 101 may be combined using a known liquid level sensor or the like.
In addition, the plurality of control units and control mechanisms may be physically one device or distributed to a plurality of devices.
Moreover, any arrangement or physical shape may be used, and other control means, management means, etc. in facilities where a cryopreservation system such as research equipment, test equipment, manufacturing equipment is used have the function. It may be a thing.

１００ ・・・冷凍保存システム
１０１ ・・・容器本体
１０２ ・・・シャッター
１０３ ・・・上方開口部
１１０ ・・・供給管路
１１１ ・・・給液弁
１２０ ・・・温度センサー
１３０ ・・・ハンドリング装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Cryopreservation system 101 ... Container main body 102 ... Shutter 103 ... Upper opening 110 ... Supply pipeline 111 ... Liquid supply valve 120 ... Temperature sensor 130 ... Handling apparatus

Claims (7)

低温媒体が供給される容器本体と、前記容器本体への低温媒体の供給を開閉制御する給液弁と、前記容器本体の上方開口部を介して保存対象をハンドリングするハンドリング装置とを有する冷凍保存システムであって、
前記冷凍保存システムは、前記ハンドリング装置を制御するハンドリング制御部を有し、
前記ハンドリング制御部は、前記ハンドリング装置の制御と連動して前記給液弁を制御するように構成されていることを特徴とする冷凍保存システム。 Cryopreservation having a container main body to which a low-temperature medium is supplied, a liquid supply valve that controls opening and closing of the supply of the low-temperature medium to the container main body, and a handling device that handles an object to be stored through the upper opening of the container main body A system,
The cryopreservation system has a handling control unit that controls the handling device,
The cryopreservation system, wherein the handling control unit is configured to control the liquid supply valve in conjunction with the control of the handling device. 前記冷凍保存システムは、前記上方開口部を開閉可能なシャッターと、前記シャッターの開閉を制御するシャッター制御部とを有し、
前記ハンドリング制御部は、前記シャッター制御部の制御指令を受けて前記ハンドリング装置を制御するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍保存システム。 The cryopreservation system has a shutter that can open and close the upper opening, and a shutter control unit that controls opening and closing of the shutter,
The cryopreservation system according to claim 1, wherein the handling control unit is configured to control the handling apparatus in response to a control command from the shutter control unit. 前記ハンドリング制御部は、前記シャッターの閉塞動作と連動して前記給液弁を閉塞するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の冷凍保存システム。   The cryopreservation system according to claim 2, wherein the handling control unit is configured to close the liquid supply valve in conjunction with the closing operation of the shutter. 前記ハンドリング制御部は、前記給液弁の開放後、所定時間で前記給液弁を閉塞するように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍保存システム。   The cryopreservation system according to claim 1 or 2, wherein the handling control unit is configured to close the liquid supply valve in a predetermined time after the liquid supply valve is opened. 前記冷凍保存システムは、前記容器本体内の気相領域の温度を検出する温度センサーを有し、
前記ハンドリング制御部は、前記温度センサーの検出値に応じて、前記給液弁の開放閉塞のタイミングを変更可能に構成さ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冷凍保存システム。 The cryopreservation system has a temperature sensor that detects the temperature of the gas phase region in the container body,
The said handling control part is comprised so that change of the timing of the opening and closing of the said liquid supply valve is possible according to the detected value of the said temperature sensor, The Claim 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. Cryopreservation system. 前記冷凍保存システムは、前記容器本体内の気相領域の温度を検出する温度センサーを有し、
前記ハンドリング制御部は、前記温度センサーの検出値が所定の温度より下回った際に前記給液弁を閉塞するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の冷凍保存システム。 The cryopreservation system has a temperature sensor that detects the temperature of the gas phase region in the container body,
The said handling control part is comprised so that the said liquid supply valve may be obstruct | occluded when the detected value of the said temperature sensor falls below predetermined | prescribed temperature. The cryopreservation system described. 低温媒体が供給されるように構成された容器本体と、前記容器本体への低温媒体の供給を開閉制御する給液弁と、前記容器本体の上方開口部を介して保存対象をハンドリングするハンドリング装置とを有し、前記容器本体へのハンドリング装置の入出による温度変化を抑制する冷凍保存方法であって、
前記ハンドリング装置を制御するハンドリング制御部が、前記ハンドリング装置の制御と連動して前記給液弁を制御することを特徴とする冷凍保存方法。 A container main body configured to be supplied with a low-temperature medium, a liquid supply valve that controls opening and closing of the supply of the low-temperature medium to the container main body, and a handling device that handles a storage object via an upper opening of the container main body A frozen storage method that suppresses temperature changes caused by the handling device entering and exiting the container body,
A freezing preservation method, wherein a handling control unit for controlling the handling device controls the liquid supply valve in conjunction with the control of the handling device.
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