JP4434956B2 - 制御された温度で試料を保存するための自動システム - Google Patents

Description

本発明は、保存装置の分野に含まれ、詳細には、試料全般、特に生物試料を制御された温度で保存するための自動システムに関する。

生物材料の試料を低温で保存するための、サーモスタット装置が公知である。この種の装置には、上部に開口を持つ、いわゆる水平型の凍結装置と、前部に開口を持つ垂直型の凍結装置とがある。

前述した公知の装置では、一般に小型の容器内に試料が保存される。この容器は、手動で動かされるバスケットまたは支持体内に、手動で配置される。

現在使用可能な解決法では、制御が手動でしか行われず、以下に述べる重大な制約がある。
・操作時の人為ミス
・試料識別時の人為ミス
・作業者が低温部分に誤って接触した場合の、生物学的汚染や火傷の危険性
・手動プロセスの非常に緩慢な速度と、これに伴う高い管理費
特許文献１に開示された自動監視付き保存装置にも、このような制約がある。これらの装置は、非常に複雑な構造を有し、試料の移動がかなり複雑である。

米国特許第５２３３８４４号明細書

本発明の目的は、試料、特に生物試料を投入／取出し時に自動で移動させることができ、前述した制約をなくすことのできる、制御された温度で試料を保存するためのシステムを提案することである。

本発明の目的は、特許請求の範囲の内容により達成される。

本発明の特徴は、特に添付図面を参照することにより強調される。

システム１００は、主に、断熱棚６により水平方向に分離されて、機能上互いに接続された、２つのチャンバ１、２、すなわち、下方に配置されて試料を制御された温度で収容する第１のチャンバ、および、第１のチャンバの上方に配置されて、試料を室温で収容する第２のチャンバの組立品と、２つのチャンバ間、上部チャンバから外部へ、および外部から上部チャンバへ試料を移動させる手段とから構成される。

下部チャンバは、非限定的な例として、下部チャンバの側部に配置される、温度を制御する手段３を備える。

同様に、上部チャンバ２は、非限定的な例として、上部チャンバの側部に配置される、試料のロボット移動システムを制御するための手段５を備える。

チャンバ１は、軸８を中心として積み重なった円板９を含み、円板上には試料１９の部位（場所、位置）１７が配置される。

各円板は、３つの周囲支持体２２により支持され、これら支持体２２は、１２０゜で互いに機械的に接続された３つの対応する垂直材２３に配置される。これにより、全ての円板に対して同様に、各円板の重量が、それ自身の各々の支持体２２に支持される。

各円板は、ゼロノッチに対応した半径方向スロット１４を有し、ノッチを位置合わせすることにより、複数の円板のスロットが同一の垂線に確実に位置合わせされることを特徴としている。ゼロ位置にある円板９は、チャンバ１とチャンバ２とを分離する棚６に形成された、制御されるアクセス開口７と同一の垂線上に半径方向スロット１４を有する。前述した垂直方向の位置合わせにより、カルテシアンシステム（直交システム；Cartesian system）４が、その捕捉装置１８を使用して、積み重なった円板すべてを垂直に貫通することができる。

これに関し、捕捉装置１８は、断熱棚６に位置する開口７と、該当する部位を含む円板より上方にある円板のすべての半径方向スロット１４とを順に通過して、先に回転した円板上の部位に到達することができる。したがって、試料１９を前記部位で捕捉し、または前記部位に配置することができる。

各円板に設けられるゼロ装置１２は、試料１９の装填または取出し動作に関する部位を含む円板を除くすべての円板を、ゼロ位置に固定する。試料１９の装填または取出し動作に関する部位を含む円板は、制御されるアクセス開口７の垂線に関連する部位１７に位置するまで軸８を中心に回転する。

各ゼロ装置１２に設けられる位置センサ１３により、円板９を停止させる装置の位置が確実に監視され、装填または取出しに関連する部位を含む円板のみが、ゼロ位置から回転するようになっている。

装填または取出し用の部位を含む円板が、積み重なった円板９から解放されるのと同時に、対応する装置２１が作動され、この円板の回転を開始して、カルテシアンロボットシステム（直交ロボットシステム）４の捕捉装置１８の垂線に関連する部位に到達させる。

非限定的な例として、電動軸２５上の装置２４を使用して、各円板を回転させるための装置２１を、命令に従って噛み合う歯車により形成することができる。前記電動軸２５の角度位置は、適切な解像度のエンコーダにより監視される。前記歯車２１は、積み重なった円板９のうち対応する円板の周囲の歯部に永久的に係合する。

断熱棚６によりチャンバ１から分離された上部チャンバ２も、前述したカルテシアンロボットシステム４に加えて、試料を識別するためのシステム１１と、光学センサ１０と、試料１９の投入／取出しのためのＩ／Ｏ引出しとを含む。

断熱棚６により行われる分離の主な目的は、チャンバ２内に収容されたすべての装置を室温に維持して、温度が制御されるチャンバ１を妨害することなく、これらの装置のメンテナンスを行うことができるようにすることである。

非限定的な例として、少なくとも２つの数値制御軸を持つロボットシステム４は、水平移動用のスキッド（滑材）から構成され、このスキッドは、捕捉装置１８を備えた垂直軸と光学センサ１０の端部とを搬送して、部位１７に対してグリッパ１８が正確に位置決めされていることを示す戻り信号を得る。

非限定的な例として、前記光学センサ１０に光ファイバ装置または顕微鏡写真用カメラを形成することができる。

円板の移動とロボットシステムの移動とを組み合わせた電子制御により、試料の部位を自動管理することができる。

試料を制御温度で保存するための自動管理システム１００の基本的な特徴は、チャンバ２内に配置された手段１１による、試料を識別するための手順を使用して、保存部位１７と試料１９との間に確実な接続を確立し、投入または取出し時に、試料識別の移動を確認することができるようにしたことである。

非限定的な例として、識別システム１１は、バーコードリーダ、タグリーダ、または好ましくは、試料表面に直接付けられた２次元コードの識別装置とすることができる。

試料の投入および取出しは、命令に従って外部を上部チャンバ２と連通させるＩ／Ｏ引出し２０を使用して行われる。引出し２０の特徴は、チャンバ２と外部との間にシールを形成して、開位置と閉位置の両方で、外気の湿気がチャンバ２内に入ることが最大限制限されるようにすることである。

装填動作は、このように１つまたは複数の試料を装填することのできる引出しを開くよう命令することにより行われる。引出しを閉じると、試料がチャンバ２内に移送され、ここでロボットシステム４が、捕捉装置１８を使用して各試料を捕捉し、装置１１により識別プロセスを実行した後、試料を所要の部位に配置する。

試料取出し動作は、前述した動作を逆の順序で実行することにより行われる。

非限定的な例として、引出し２０の移動を空気ピストンにより行うことができ、開位置および閉位置が特殊なセンサで監視される。

試料を制御温度で保存するための自動管理システム１００は、ソフトウェアモジュールおよびハードウェアモジュールからなる制御システムを利用している。モジュールの主な構成要素は以下のとおりである。

ハードウェアの構成要素
・軸、センサ、およびＩＤセンサを案内するための電子システム
・システムの軸を移動させるための電気機械装置
ソフトウェアの構成要素
・オペレータとのグラフィックインターフェース
・部位と試料の管理データベース
・軸制御ドライバ
・ロボットプログラム
・内部装置間、および内部装置と外部との間の通信プロトコル
・システム診断
・遠隔制御装置
前述した本発明は、非限定的な例として挙げたものであり、したがって、あらゆる構成上の変更は、前述し、特許請求の範囲に記載した本技術解決法の保護枠内に含まれる。

いくつかの部品を一部または全部取り外して他の部品を強調した、本発明の装置の概略側面図である。 図１に示すシステムを水平面で示す断面図である。 円板をある角度で回転させた、図２の断面図である。

Claims (21)

1. 試料（１９）を保存するための部位（１７）と半径方向スロット（１４）とを備えた、垂直軸（８）を中心に独立して回転可能な積み重なった円板（９）が配置される下部チャンバ（１）と、
   前記下部チャンバ（１）の上方にあり、開口（７）を備えた棚（６）により前記下部チャンバ（１）から分離される上部チャンバ（２）とを含む、前記試料（１９）を保存するための自動システム（１００）であって、
   前記棚（６）の前記開口（７）上方で、前記積み重なった円板（９）の直径に沿って位置する水平軸と、水平軸に沿って移動可能な垂直軸であって、この垂直軸に沿って捕捉装置（１８）が前記下部チャンバ（１）内外へ移動して試料（１９）の装填または取出しを行う垂直軸とを含む、前記上部チャンバ（２）内に配置されたカルテシアンロボットシステム（４）を備え、選択された試料の部位（１７）を持つ円板より上方にある前記円板（９）の前記半径方向スロット（１４）が、垂直に前記開口（７）と位置合わせされることを特徴とするシステム。
2. 前記下部チャンバ（１）が、温度が制御される断熱保存チャンバであることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記棚（６）が断熱棚であることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
4. 前記開口（７）が、制御されるアクセス開口であることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
5. 前記開口（７）が、同一の円板（９）上の２つの試料（１９）間の最大半径方向距離に少なくとも等しい長さを有することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
6. 前記半径方向スロット（１４）が、同一の円板（９）上の２つの試料（１９）間の最大半径方向距離に少なくとも等しい長さを有することを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
7. 前記水平軸に沿って移動可能な、前記捕捉装置（１８）を水平移動させるためのスキッドを含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
8. 前記積み重なった円板（９）の各々が、各円板の周囲に１２０゜で配置された３つの支持体（２３）に保持されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
9. 各円板（９）を、１度に１枚ずつ、各円板（９）の対応する周囲に結合される装置（２１）により回転することができることを特徴とする、請求項１および８に記載のシステム。
10. 対応する複数の円板（９）の周囲の歯部に常に接触する複数の歯車（２１）と、適切に命令を受ける電動軸（２５）と一体の係合装置（２４）との複合体が、１つの歯車（２１）と、前記積み重なった円板（９）のうち対応する円板とを回転させることを特徴とする、請求項９に記載のシステム。
11. 回転により前記部位（１７）が前記スロットの下方に移動する円板を除くすべての前記円板（９）が、前記スロット（１４）が垂直に位置合わせされた状態で、ゼロ装置（１２）により拘束保持されることを特徴とする、請求項１および１０に記載のシステム。
12. 前記円板拘束装置（１２）は、前記拘束装置の位置と、拘束保持された各円板のゼロ位置とを監視することのできるセンサ（１３）を備えることを特徴とする、請求項１、１０および１１に記載のシステム。
13. 前記積み重なった円板（９）のうち、前記装置（２１）により回転される円板が、前記電動引張軸（２５）に取り付けられたエンコーダにより、角度位置で監視されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
14. 前記チャンバ（２）が、前記システム（１００）に対する投入／取出し時に試料を識別する装置（１１）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
15. 前記システムに対する前記試料の挿入／抜出し動作が、特に前記ロボット装置（４）を含む前記チャンバ（２）と外部とを接続するＩ／Ｏ引出し（２０）を使用して行われることを特徴とする、請求項１に記載のシステム（１００）。
16. 前記試料へのアクセスを、前記ロボットシステム（４）によってのみ行うことができ、手動介入によって行うことができないことを特徴とする、請求項１に記載のシステム（１００）。
17. 前記断熱パネル（６）の前記制御されるアクセス開口（７）が、前記開口を閉じた状態で維持する本体を備え、前記試料捕捉装置が通過するときのみ、特定の本体が前記開口を開くことを特徴とする、請求項１に記載のシステム（１００）。
18. 前記試料（１９）の前記捕捉装置（１８）が、前記試料の部位に対する前記捕捉装置の正確な位置決めを監視するための光学センサ（１０）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のシステム（１００）。
19. 前記保存チャンバ（１）を駆動するための機構および前記保存チャンバ（１）にアクセスするための機構が、前記チャンバ（２）に収容されることにより、前記温度が制御されるチャンバ（１）を妨害することなく、前記装置でメンテナンス作業を行うことができることを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
20. 前記システムの前記装置の全体の管理が、専用の管理ソフトウェアにより駆動されるネットワークコントロールシステムによって制御されることを特徴とする、請求項１〜１９のいずれか一項に記載のシステム（１００）。
21. 前記ロボットシステムが、オペレータにより設定され前記システム（１００）により実行されるすべての動作を記録するソフトウェアによって制御されることを特徴とする、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のシステム（１００）。

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