JP5716109B1

JP5716109B1 - 低温保管システム

Info

Publication number: JP5716109B1
Application number: JP2014058437A
Authority: JP
Inventors: 飛鳥井　雅弘; 雅弘飛鳥井
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2034-03-20
Also published as: JP2015182829A

Abstract

【課題】簡便な構造で、保管対象の品質劣化を防止するとともに、冷却材に係るコストを低減する低温保管システムを提供すること。【解決手段】低温格納庫２０と、垂直軸を中心として互いに独立して回転可能な状態で低温格納庫２０内に上下に配置された複数の回転ステージ３０と、回転ステージ３０を回転させるステージ駆動機構４０とを備え、各回転ステージ３０には上下方向に貫通するスリット３２が設けられ、ステージ駆動機構４０は上下方向に移動可能なステージ駆動部材４１を有し、ステージ駆動部材４１は、回転ステージ３０から独立して設けられ、回転ステージ３０に対して接触して力を加えることで、回転ステージ３０を回転させるように構成されている低温保管システム１０。【選択図】図１

Description

本発明は、低温下で保管対象を保管する低温保管システムに関し、特に、医学、生物工学および薬学において薬剤を発見したり設計したりするプロセスにおいて用いられる創薬用試料を低温下で保管する低温保管システムに関する。

従来、試料を収容した容器を低温で保管する低温保管システムとして、容器を複数保持した保管プレートを縦方向に複数収容する保管ラックと、保管ラックを複数格納する−８０℃以下の低温格納室と、低温格納室に隣接して設けられた外部環境よりも低温な作業室と、作業室に隣接して設けられた入出庫室と、作業室内に設けられ保管プレートを搬送するとともに保管ラックに出し入れするプレート搬送機構と、作業室に設けられ保管プレートから容器を個別に取り出し可能なピックアップ機構とを備えた低温保管システムが知られている（例えば特許文献１参照。）。

プレート搬送機構は、保管ラックを低温格納室から作業室に個別に出し入れする保管ラック移動手段と、保管プレートを保管ラックから個別に出し入れする保管プレート移動手段とを有するとともに、作業室内を移動可能に構成されている。

この特許文献１の低温保管システムでは、所望する容器を低温格納室から取り出す際に、容器を複数保持した保管プレートを複数収容した保管ラックを低温格納室から抜き出した後、作業室において、保管ラックから保管プレートを取り出し、当該保管プレートから所望の容器を取り出す。

特開２０１２−５６７３０号公報

ところが、特許文献１の低温保管システムでは、所望の容器を低温格納室から取り出す際に、保管ラックを低温格納室から抜き出す必要があることから、所望しない保管プレートや容器も併せて低温格納室から作業室に取り出され、低温格納室よりも室温が高い作業室において、所望の容器以外の容器も温度が上昇することになる。その結果、容器に収容された試料の品質が劣化する恐れがあるとともに、温度が上昇した保管ラックを低温格納室に戻した際に低温格納室の温度が上昇し、低温格納室を冷却するための冷却材に多大なコストを必要とするという問題があった。

上述した問題は、液体窒素等の冷却材によって低温格納室の室温を−１９０℃等の超低温に設定した場合には、低温格納室の室温と作業室の室温との間の温度差が大きいことから、一層顕著になる。

本発明は、これらの問題点を解決するものであり、簡便な構造で、保管対象の品質劣化を防止するとともに、冷却材に係るコストを低減する低温保管システムを提供することを目的とするものである。

本発明は、低温下で保管対象を保管する低温保管システムであって、低温格納庫と、垂直軸を中心として互いに独立して回転可能な状態で前記低温格納庫内に上下に配置された複数の回転ステージと、前記回転ステージを回転させるステージ駆動機構とを備え、前記複数の回転ステージのうち少なくとも一部の回転ステージには、前記保管対象を保管する保管領域が設けられ、前記各回転ステージには、上下方向に貫通するスリットが設けられ、前記ステージ駆動機構は、上下方向に移動可能なステージ駆動部材を有し、前記ステージ駆動部材は、前記回転ステージから独立して垂直軸を中心として旋回可能に設けられ、前記回転ステージに対して接触して力を加えることで前記回転ステージを回転させるとともに、前記保管対象をその上面に載せて支持し上下方向に移送するように構成され、前記回転ステージの保管領域には、前記保管対象を支持するフレームと、前記ステージ駆動部材を上下に通過させる通過スリットとが設けられ、前記ステージ駆動機構は、移送対象の保管対象を保持した回転ステージよりも１段下側の回転ステージのスリット内に、前記ステージ駆動部材を移動させて、前記垂直軸を中心として前記ステージ駆動部材を旋回させることで、前記１段下側の回転ステージを周方向に押して回転させるとともに、前記移送対象の保管対象の下方に前記ステージ駆動部材を移動させ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。

本請求項１に係る発明によれば、上下に配置される回転ステージを互いに独立して回転可能に設けるとともに、各回転ステージに上下方向に貫通するスリットを設けることにより、回転ステージを回転させて各スリットの位置関係を調整することで、スリットを通して保管対象を上方に移送することが可能であるため、保管対象の充分な保管量を確保しつつ、簡便な構造で、所望の保管対象のみを低温格納庫から取り出すことができる。
その結果、所望の保管対象以外の保管対象が低温格納庫から取り出されて温度が上昇することを回避し、保管対象の品質劣化を防止できるとともに、温度が上昇した保管対象を低温格納庫内に戻すことによる低温格納庫の庫内温度の上昇を防止し、低温格納庫内を冷却する冷却材に係るコストを低減できる。
また、本請求項１に係る発明によれば、スリットを通して保管対象を上方に移送するという簡単な動作で低温格納庫内から保管対象を取り出すことが可能であるため、保管対象を移送する移送手段の構造を簡素化することができる。
さらに、回転ステージを回転駆動するにあたり、モータ等の動力をギア等の動力伝達機構を用いて回転ステージに伝達する場合、複数の回転ステージをそれぞれ独立して回転させることから、大掛かりなギア等の動力伝達機構を低温格納庫内に設置する必要が生じる。これに対して、本請求項１に係る発明では、回転ステージから独立して上下方向に移動可能に設けられ回転ステージに対して接触して力を加えるステージ駆動部材によって回転ステージを回転させることにより、上述した大掛かりな動力伝達機構を低温格納庫内に設置する必要がないため、装置構造を簡素化することができるとともに、低温格納庫内に保管対象の保管スペースを大きく確保することができる。また、大掛かりな動力伝達機構が不要であるため、各回転ステージ間の間隔を狭く設計することができ、その結果、低温格納庫内により多くの回転ステージを設置することができる。
また、ステージ駆動部材が保管対象を上下方向に移送する上下方向移送手段を兼ねることにより、回転ステージを回転させるステージ駆動部材とは別途に、上下方向への移動を必要とする上下方向移送手段を設ける必要がなく、装置構造を簡素化することができる。
また、ステージ駆動部材を、保管対象を下方側から掬い上げる構造とすることにより、ステージ駆動部材によって保管対象を把持する必要がない等、ステージ駆動機構の構造を簡素化することが可能であるため、装置コストを低減するとともに、ステージ駆動機構の不具合の発生を抑制することができる。
また、ステージ駆動部材が垂直軸を中心として旋回可能に設けられていることにより、ステージ駆動部材の移動のためのスペースを低減することが可能であるため、低温格納庫内に保管対象の保管スペースを大きく確保することができる。

本請求項２に係る発明によれば、ステージ駆動部材は、上方側に突出する駆動用係合部を有していることにより、ステージ駆動部材を駆動対象となる回転ステージの下方側から、当該回転ステージを回転させることができる。
本請求項３に係る発明によれば、ステージ駆動機構の駆動源が低温格納庫の外部に配置されていることにより、駆動源が発生する熱によって低温格納庫内の温度が上昇することを防止できる。

本発明の一実施形態である低温保管システムを示す断面図。回転ステージの一例を上方から見て示す平面図。所望の保管対象を取り出す際の第１〜第３工程における回転ステージの動作を説明する説明図。所望の保管対象を取り出す際の第４〜第６工程における回転ステージの動作を説明する説明図。所望の保管対象を取り出す際の第１〜第３工程におけるステージ駆動機構の動作を説明する説明図。所望の保管対象を取り出す際の第４〜第６工程におけるステージ駆動機構の動作を説明する説明図。保管対象の一例を示す斜視図。

以下に、本発明の一実施形態に係る低温保管システム１０について、図面に基づいて説明する。

低温保管システム１０は、保管対象である試料を低温下で保管するものであり、図１や図２に示すように、その内部が低温に保たれた低温格納庫２０と、低温格納庫２０内に配置される複数の円板状の回転ステージ３０と、複数の回転ステージ３０を回転させるステージ駆動機構４０と、保管プレートＰに保持された容器Ｃを他の保管プレートＰに移し替えるピッキング機構（図示しない）とを備えている。

低温格納庫２０は、その内部に注入された液体窒素によって−１９０℃等の超低温下で試料を保管するものであり、図１に示すように、低温格納庫２０の上面には開口部が設けられ、開口部には開閉扉（図示しない）が設けられている。このように、低温格納庫２０の上面に開口部を設けることにより、低温格納庫２０内の冷気が外部に漏れ出すことを抑制し、低温格納庫２０内を低温に維持することができる。また、低温格納庫２０が液体窒素による超低温下で試料を保管するものであることにより、−１９０℃等の超低温化での保管を必要とする生体細胞等の試料にも対応することができる。

複数の回転ステージ３０は、図１に示すように、共通の垂直軸を中心として互いに独立して回転可能な状態で、低温格納庫２０内で上下に配置されている。なお、各回転ステージ３０は、互いに異なる回転軸を持っていてもよい。

各回転ステージ３０には、図２に示すように、トレイＴが配置される複数の保管領域３１が設けられている。各保管領域３１には、トレイＴの両側部を支持するフレーム３１ａと、両側部のフレーム３１ａ間に形成された上下方向に貫通する通過スリット３１ｂとが設けられている。トレイＴ上には、複数の設置部が設けられ、各設置部には、試料を入れたキャップ付きの容器Ｃを複数収容した保管プレートＰが着脱可能に設置される。

各回転ステージ３０には、図２に示すように、上下方向に貫通するスリット３２が設けられている。スリット３２は、トレイＴおよび後述する板状部材４１を通過させることが可能な形状および大きさを有している。

また、最上段の回転ステージ３０には、保管プレートＰに保持された容器Ｃを他の保管プレートＰに移し替えるためのピッキング領域３３が設けられている。これにより、試料を他の保管プレートＰに移し替えるピッキング作業を低温格納庫２０内において行うことが可能であるため、試料の温度を低温に維持できる。

ステージ駆動機構４０は、各回転ステージ３０を互いに独立して回転させるものであり、図１や図２に示すように、回転ステージ３０から独立して設けられた（すなわち、回転ステージ３０に接続されることなく設けられた）板状部材４１と、板状部材４１を上下方向に移動させる昇降ユニット４２と、垂直軸を中心として板状部材４１を旋回させる旋回ユニット４３と、モータやアクチュエータ等から構成され昇降ユニット４２や旋回ユニット４３を駆動する駆動源（図示しない）とを有している。当該駆動源（図示しない）は、低温格納庫２０の外部に配置されている。

また、ステージ駆動機構４０は、上述した回転ステージ３０を回転させる機能以外に、トレイＴを上下方向に移送する機能を有している。すなわち、ステージ駆動機構４０は、移送対象となるトレイＴの下方に板状部材４１を移動させ、回転ステージ３０の通過スリット３１ｂを通して板状部材４１によってトレイＴを掬い上げ、回転ステージ３０のスリット３２を通してトレイＴを上下に移送する。

次に、移送対象となるトレイＴ１の移送方法の一例について、図３〜図６に基づいて以下に説明する。なお、以下では、下から２段目の回転ステージ３０の５番目の保管領域３１に配置されたトレイＴ１を、１３段目（最上段）の回転ステージ３０のピッキング領域３３に移送する例を説明する。また、図３〜図６においては、トレイＴ上にセットされた保管プレートＰおよび容器Ｃの図示を省略している。

まず、図３や図５の第１工程に示すように、各回転ステージ３０のスリット３２を通して、板状部材４１を下方に移動させ、板状部材４１を１段目の回転ステージ３０のスリット３２内に移動させる。

次に、図３や図５の第２工程に示すように、板状部材４１を旋回させることで、板状部材４１によって１段目の回転ステージ３０のフレーム３１ａを周方向に押し、１段目の回転ステージ３０を回転させ、板状部材４１を移送対象のトレイＴ１の下方に移動させる。

次に、図３や図５の第３工程に示すように、板状部材４１を上方に移動させ、上方側に突出する板状部材４１の駆動用係合部４１ａを移送対象のトレイＴ１の下面側に係合させる。このように板状部材４１の駆動用係合部４１ａを移送対象のトレイＴ１の下面側に係合させることにより、上方の回転ステージ３０を回転させることが可能であるだけでなく、トレイＴ１の上下移送時等の他の動作時においても、トレイＴ１を安定してハンドリングすることができる。
なお、上述した駆動用係合部４１ａの代わりに、トレイＴ１の下面側に下方に突出する係合部（図示しない）を形成し、この係合部（図示しない）を利用して下方の板状部材４１と上方のトレイＴ１とを係合させ、駆動伝達を行ってもよい。また、上述した駆動用係合部４１ａやトレイＴ１の係合部（図示しない）を設けることなく、下方の板状部材４１と上方のトレイＴ１との間の摩擦によって駆動伝達を行ってもよい。

次に、図４や図６の第４工程に示すように、板状部材４１を旋回させることにより、２段目の回転ステージ３０を回転させ、各回転ステージ３０のスリット３２の下方にくる位置まで移送対象のトレイＴ１を移動させる。

次に、図４や図６の第５工程に示すように、板状部材４１を上方に移動させ、移送対象のトレイＴ１を１３段目の回転ステージ３０の上方側の空間まで移動させる。

次に、図４や図６の第６工程に示すように、１３段目の回転ステージ３０の上方側の空間において、板状部材４１を旋回させた後に板状部材４１を下方側に移動させ、移送対象のトレイＴ１を１３段目の回転ステージ３０のピッキング領域３３にセットする。

最後に、ピッキング領域３３において、ピッキング機構（図示しない）によって、所望の容器Ｃを保持していた保管プレートＰから所望の容器Ｃを他の保管プレートＰに移し替え、所望の容器Ｃのみを収容した保管プレートＰを、板状部材４１によって低温格納庫２０から取り出す。なお、板状部材４１ではなく、別のチャックユニットや手動によって、低温格納庫２０から保管プレートＰを取り出してもよい。

なお、上述した低温保管システム１０の動作は、各部の動作は、使用者の指示入力に応じてＰＬＣ等の制御部によって制御される。また、上記は低温保管システム１０の動作の一例であり、具体的な動作手順やタイミングについては、回転ステージ３０の回転、板状部材４１による上下移送、ピッキング機構によるピッキングを利用して、低温格納庫２０内から所望の容器Ｃを取り出すものであれば、如何なるものでもよい。

例えば、上記では、図４や図６に示す第４工程において、板状部材４１を旋回させることにより、２段目の回転ステージ３０のみを回転させるものとして説明したが、この第４工程に示す状態において、移送対象のトレイＴ１に板状部材４１を係合させつつ、板状部材４１を１段目の回転ステージ３０のスリット３２内に位置させ、板状部材４１の旋回によって１段目および２段目の回転ステージ３０の両方を回転させるように構成してもよい。

なお、上述した実施形態では、保管対象が生体細胞等の試料であるものとして説明するが、保管対象の具体的種類はこれに限定されない。
また、上述した実施形態では、複数の容器を保持した保管プレートがトレイ上に設置されるものとして説明したが、保管対象の具体的な保管態様はこれに限定されず、例えば、複数の容器をトレイ上で直接的に保持するようにしてもよく、また、保管対象をそのままの状態でトレイ上に保管してもよい。
また、上述した実施形態では、低温格納庫がその内部に注入された液体窒素による−１９０℃等の超低温で保管対象を保管するものとして説明したが、低温格納庫内の温度や、低温格納庫内を冷却する冷却方法の具体的態様は、これに限定されず、例えば、低温格納庫内の温度を１０℃や２０℃に設定してもよく、また、低温格納庫の冷却方法は電気によるものでもよく、また、炭酸ガス等の他のガスを冷却手段として用いてもよい。
また、図１や図２に示す例では、低温格納庫が断面円形状に形成されているが、低温格納庫の具体的態様はこれに限定されず、例えば、低温格納庫を断面矩形状に形成してもよい。
また、上述した実施形態では回転ステージが３６０°回転することが可能であるように構成したが、回転ステージを３６０°未満の角度範囲で回転するように構成してもよい。
また、上述した実施形態では、全ての回転ステージに保管対象を保管するための保管領域が設けられているものとして説明したが、必ずしも全ての回転ステージに保管領域を設ける必要はない。
また、最上段の回転ステージの上方に、スリットを有した回転不能なステージを更に設けてもよい。
また、上述した実施形態では、回転ステージを駆動するステージ駆動部材（板状部材）に、保管対象を上下方向に移送する上下方向移送手段としての機能を兼ねさせたが、ステージ駆動部材と上下方向移送手段とを別に設けてもよい。
また、上述した実施形態では、ステージ駆動部材が回転ステージのフレームを周方向に押すことで、回転ステージを回転させるものとして説明した。しかしながら、ステージ駆動部材の具体的態様は、回転ステージに対して接触して力を加えることで回転ステージを回転させるものであれば、如何なるものでもよく、例えば、ステージ駆動部材の一部を回転ステージに引っ掛け、回転ステージを引くことで回転ステージを回転させてもよい。
また、上述した実施形態では、ステージ駆動部材が旋回可能に設けられているものとして説明したが、ステージ駆動部材を水平方向に直線状に移動可能であるように構成し、ステージ駆動部材を水平方向に動かすことで回転ステージに力を加えるようにしてもよい。

１０・・・低温保管システム
２０・・・低温格納庫
３０・・・回転ステージ
３１・・・保管領域
３１ａ・・・フレーム
３１ｂ・・・通過スリット
３２・・・スリット
３３・・・ピッキング領域
４０・・・ステージ駆動機構
４１・・・板状部材（ステージ駆動部材、上下方向移送手段）
４１ａ・・・駆動用係合部
４２・・・昇降ユニット
４３・・・旋回ユニット
Ｔ・・・トレイ
Ｐ・・・保管プレート
Ｃ・・・容器

Claims

低温下で保管対象を保管する低温保管システムであって、
低温格納庫と、垂直軸を中心として互いに独立して回転可能な状態で前記低温格納庫内に上下に配置された複数の回転ステージと、前記回転ステージを回転させるステージ駆動機構とを備え、
前記複数の回転ステージのうち少なくとも一部の回転ステージには、前記保管対象を保管する保管領域が設けられ、
前記各回転ステージには、上下方向に貫通するスリットが設けられ、
前記ステージ駆動機構は、上下方向に移動可能なステージ駆動部材を有し、
前記ステージ駆動部材は、前記回転ステージから独立して垂直軸を中心として旋回可能に設けられ、前記回転ステージに対して接触して力を加えることで前記回転ステージを回転させるとともに、前記保管対象をその上面に載せて支持し上下方向に移送するように構成され、
前記回転ステージの保管領域には、前記保管対象を支持するフレームと、前記ステージ駆動部材を上下に通過させる通過スリットとが設けられ、
前記ステージ駆動機構は、移送対象の保管対象を保持した回転ステージよりも１段下側の回転ステージのスリット内に、前記ステージ駆動部材を移動させて、前記垂直軸を中心として前記ステージ駆動部材を旋回させることで、前記１段下側の回転ステージを周方向に押して回転させるとともに、前記移送対象の保管対象の下方に前記ステージ駆動部材を移動させるように構成されていることを特徴とする低温保管システム。
前記ステージ駆動部材は、上方側に突出する駆動用係合部を有していることを特徴とする請求項１に記載の低温保管システム。
前記ステージ駆動機構は、前記ステージ駆動部材を駆動する駆動源を有し、
前記駆動源は、前記低温格納庫の外部に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の低温保管システム。