JP5921049B1 - 低温保管システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構造で、保管ラックの浮き上がりを確実に防止し、更にメンテナンスや停電時に容易に保管ラックを取り出すことが可能な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とラックステージ３０と浮き上がり防止機構４０と駆動機構５０とを備え、浮き上がり防止機構４０は、保管ラックＲの上方位置に移動可能な押え部４４を含む可動部材４１と、可動部材４１を移動可能に支持する移動支持手段４５とを有し、駆動機構５０は、可動部材４１から独立して設けられ、可動部材４１に対して接触して力を加えることで可動部材４１を移動させる駆動部材５１Ａと、低温格納庫２０の外部に配置され、駆動部材５１Ａを駆動する駆動源とを有している低温保管システム１０。【選択図】図３

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、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注入した複数のチューブを収容した保管ラックを、その内部に注入された液体窒素によって内部温度を−１５０℃等の低温で維持した低温格納庫内で保管する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）。

この特許文献１に記載の低温保管システムでは、低温格納庫内に、回転ステージが上下に複数配置され、これら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、保管ラックを保管する保管領域が設けられるとともに、最上段の回転ステージに、保管ラックに保持されたチューブを上方に抜き出して他の保管ラックに移し替えるためのピッキング領域が設けられている。

特開２０１５−０００７９７号公報 特開２００９−４２０１１号公報

ところが、特許文献１に記載の低温保管システムでは、低温格納庫内でピッキング作業を行うことによってピッキング時にチューブの温度が上昇することを回避しているが、ピッキング作業を行う場合、チューブを上方に抜きだす時チューブが引っ掛かり保管ラックを持ち上げてしまう恐れがある。

そこで、上述したような保管ラックの浮き上がりを防止する一案として、特許文献２に記載されるような保管ラックの浮き上がり防止機能を備えたラックステージをピッキング領域に設置することが考えられる。

この特許文献２に記載のラックステージでは、ラック収容保持部の周囲に、固定式浮き上がり防止爪および可動式浮き上がり防止爪を設置し、アクチュエータによって可動式浮き上がり防止爪を水平方向に駆動することにより、固定式浮き上がり防止爪および可動式浮き上がり防止爪を保管ラックに係合させ、保管ラックの浮き上がりを防止している。

しかしながら、−１５０℃等の超低温で維持された低温格納庫内のピッキング領域に、特許文献２に記載のラックステージを設置しようとした場合、可動式浮き上がり防止爪を駆動するアクチェータを良好に作動させることが難しく、アクチュエータの動作を保証することができないという問題があった。

また、可動式浮き上がり防止爪を保管ラックに係合させた状態で、停電が生じた場合やメンテナンスを行おうとした場合には、保管ラックに対する可動式浮き上がり防止爪の係合を容易には解除することができないという問題もある。

そこで、本発明は、これらの問題点を解決するものであり、簡素な構造で、保管ラックの浮き上がりを確実に防止し、更にメンテナンスや停電時に容易に保管ラックを取り出すことが可能な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、複数の保管対象を保持した保管ラックを低温下で保管する低温保管システムであって、低温格納庫と、前記低温格納庫内で前記保管ラックを上方から受け入れて保持するラックステージと、前記ラックステージに保持された前記保管ラックの浮き上がりを防止する浮き上がり防止機構と、前記浮き上がり防止機構を駆動する駆動機構とを備え、前記浮き上がり防止機構は、前記保管ラックの上方位置に移動可能な押え部を含む可動部材と、前記可動部材を移動可能に支持する移動支持手段とを有し、前記駆動機構は、前記可動部材から独立して設けられ、前記可動部材に対して接触して力を加えることで前記可動部材を移動させる駆動部材と、前記低温格納庫の外部に配置され、前記駆動部材を駆動する駆動源とを有していることにより、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、ラックステージに保持された保管ラックの浮き上がりを防止する浮き上がり防止機構が、保管ラックの上方位置に移動可能な押え部を含む可動部材と、可動部材を移動可能に支持する移動支持手段とを有し、浮き上がり防止機構を駆動する駆動機構が、可動部材から独立して設けられ、可動部材に対して接触して力を加えることで可動部材を移動させる駆動部材と、低温格納庫の外部に配置され、駆動部材を駆動する駆動源とを有していることにより、簡素な構造で、低温環境に起因して駆動源に不具合が生じることを回避し、浮き上がり防止機構の良好な動作を確保することができるばかりでなく、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することができる。また、駆動部材を駆動する駆動源を低温格納庫の外部に配置することにより、保管ラックの保管領域を低温格納庫内により広く確保することができる。
更に、本請求項１に係る発明によれば、可動部材が駆動部材から独立して設けられていることにより、可動部材の押え部によって保管ラックの浮き上がりを防止した状態で、停電が生じた場合やメンテナンスを行おうとした場合であっても、低温格納庫の外部から可動部材に力を加えてその解除位置に移動させればよいため、メンテナンスや停電時においても、保管ラックを容易に取り出すことができる。

本請求項２に係る発明によれば、駆動部材が、その待機状態で低温格納庫の外部に配置されることにより、駆動部材が低温下に曝される時間を短くすることが可能であるため、駆動部材の良好な動作を維持することができる。
本請求項３に係る発明によれば、駆動機構が、保管ラックを搬送するラックハンドリング機構を兼ねることにより、保管ラックを搬送するラックハンドリング機構とは別途に、浮き上がり防止機構を駆動する駆動機構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。
本請求項４に係る発明によれば、ラックステージおよび浮き上がり防止機構が、保管ラックに保持された保管対象を他の保管ラックに移し替えるためのピッキング領域に配置されていることにより、保管対象のピッキング時に保管対象の温度が上昇することを回避しつつ、保管ラックの浮き上がりを防止して保管対象の円滑かつ確実なピッキング作業を実現することができる。
本請求項５に係る発明によれば、低温格納庫の上面に開口部を設けることにより、低温格納庫内の冷気が外部に漏れ出すことを抑制できるばかりでなく、移動支持手段が、可動部材を少なくとも水平方向の一方向に沿って移動可能に支持することにより、可動部材を移動先で停止させるための機構を必要としないため、装置構造を簡素化することができる。
本請求項６に係る発明によれば、可動部材の被押圧部が、可動部材のベース部よりも上方に位置していることにより、駆動部材の上下方向におけるストロークを短く設定することができるとともに、ラックステージによって保持された保管ラックに対する駆動部材の干渉を容易に回避することができる。
本請求項７に係る発明によれば、可動部材は、移動支持手段によって支持されるベース部と、ベース部から水平方向の一方向に向けて突出する一対の押え部とを有し、一対の押え部が、水平方向の一方向に直交する水平方向の他方向に離間して形成されていることにより、保管ラックの対向する二端縁を押え部によって押えることが可能であるため、ラックステージによって保持された保管ラックからの保管対象の抜き出しを阻害することなく、保管ラックの浮き上がりを確実に防止することができる。
本請求項８に係る発明によれば、移動支持手段がスライドレールを有し、可動部材が、スライドレールを挿通させる筒状のブシュ部を有していることにより、可動部材の移動構造を簡素化し、低温環境に起因して可動部材の移動に不具合が生じることを回避して、可動部材の良好な動作を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る低温保管システムの低温格納庫を示す斜視図。 ラックステージおよび浮き上がり防止機構を設置したピッキング用トレイを示す説明図。 ラックステージおよび浮き上がり防止機構を設置したピッキング用トレイを示す平面図。 ラックステージおよび浮き上がり防止機構を設置したピッキング用トレイを示す側面図。 ラックステージおよび浮き上がり防止機構を設置したピッキング用トレイを図４とは異なる方向から見て示す側面図。 保管ラックの設置方法の第１工程〜第３工程を示す説明図。 保管ラックの設置方法の第４工程〜第６工程を示す説明図。 保管ラックの設置方法の第７工程〜第９工程を示す説明図。 保管ラックの取り出し方法の第１工程〜第３工程を示す説明図。 保管ラックの取り出し方法の第４工程〜第６工程を示す説明図。

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、創薬用試料を入れたキャップ付きのチューブＣを複数収容した保管ラックＲを低温下で保管するものである。保管ラックＲは、図２に示すように、チューブＣを上方から抜き差し可能であるように、複数のチューブＣを水平方向の縦横に格子状に収容するように形成されている。

低温保管システム１０は、図１〜図５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（図示しない）と、複数の回転ステージを回転させるステージ駆動機構（図示しない）と、低温格納庫２０内のピッキング領域２２に設置された複数のラックステージ３０と、ラックステージ３０に設置された保管ラックＲの浮き上がりを防止する浮き上がり防止機構４０と、保管ラックＲを搬送するラックハンドリング機構５０と、保管ラックＲに保持されたチューブＣを他の保管ラックＲ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−１５０℃等の超低温下で保管ラックＲを保管する丸型の真空断熱容器であり、図１に示すように、その上面に開口部２１を有し、開口部２１には開閉扉が設けられている。

複数の回転ステージ（図示しない）は、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。各回転ステージには、保管用トレイ（図示しない）が配置される複数の保管領域が設けられている。各保管領域には、保管用トレイの両側部を支持するフレームと、両側部のフレーム間に形成された上下方向に貫通する通過スリットとが設けられている。保管用トレイ上には、複数のラック設置部が設けられ、各ラック設置部には、保管ラックＲが着脱可能に設置される。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ている。スリットは、保管用トレイおよび後述する板状部材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には、保管ラックＲに保持されたチューブＣを他の保管ラックＲに移し替えるためのピッキング領域２２が設けられており、このピッキング領域２２には、略扇型板状のピッキング用トレイ２３が配置されている。これにより、チューブＣを他の保管ラックＲ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、チューブＣに収容された試料の温度を低温に維持できる。

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

また、ステージ駆動機構は、上述した回転ステージを回転させる機能以外に、保管用トレイを上下方向に移送する機能を有している。すなわち、ステージ駆動機構は、移送対象となる保管用トレイの下方に板状部材を移動させ、回転ステージの通過スリットを通して板状部材によって保管用トレイを掬い上げ、回転ステージのスリットを通して保管用トレイを上下に移送する。

ラックステージ３０は、ピッキング用トレイ２３上に設置され、保管ラックＲを上方から受け入れて、保管ラックＲを水平方向に位置決めした状態で保持するものである。本実施形態では、ピッキング用トレイ２３上には、図２および図３に示すように、第１のラックステージ３０Ａおよび第２のラックステージ３０Ｂが設置され、第１のラックステージ３０Ａは、移し替え元の保管ラックＲを保持するものであり、第２のラックステージ３０Ｂは、移し替え先の保管ラックＲを保持するものである。

浮き上がり防止機構４０は、チューブＣのピッキング時に、第１のラックステージ３０Ａに保持された保管ラックＲの浮き上がりを防止するものである。浮き上がり防止機構４０は、図２〜図５に示すように、可動部材４１と、水平方向の縦方向（一方向）に沿って可動部材４１を移動可能に支持する一対のスライドレール４６を有した移動支持手段４５とを備えている。

可動部材４１は、図２〜図５に示すように、スライドレール４６によって水平方向の縦方向に沿ってスライド可能に支持されるベース部４２と、後述する第１の挟持ハンド５１Ａ（駆動部材）によって押される被押圧部４３と、ベース部４２から水平方向の縦方向に向けて突出する一対の押え部４４とを有している。

ベース部４２は、一対のスライドレール４６を挿通させる筒状のブシュ部４２ａを有している。
一対の押え部４４は、水平方向の縦方向に直交する横方向（他方向）に離間して形成されており、可動部材４１によって保管ラックＲの浮き上がりを防止する際には、第１のラックステージ３０Ａに保管ラックＲの横方向の両側縁の上方に配置され、保管ラックＲの上方への浮き上がりを阻止する。
被押圧部４３は、ベース部４２よりも上方に位置しており、換言すると、可動部材４１のうち最も上方に位置している。

ラックハンドリング機構５０は、保管ラックＲを挟持して搬送するものであり、図６〜図１０に示すように、保管ラックＲを挟持する一対の挟持ハンド５１と、一対の挟持ハンド５１を互いに接近・離間させるハンド駆動手段（図示しない）と、挟持ハンド５１を上下方向および水平方向の２方向（縦方向・横方向）に移動させるアクチュエータ（図示しない、駆動源）とを有している。

一対の挟持ハンド５１は、水平方向の縦方向に離間して配置され、水平方向の縦方向に接近・離間するように構成されている。一対の挟持ハンド５１は、第１のラックステージ３０Ａ側に位置する第１の挟持ハンド５１Ａと、その反対側に位置する第２の挟持ハンド５１Ｂとを有している。

第１の挟持ハンド５１Ａは、可動部材４１から独立して設けられ（すなわち、可動部材４１に接続されることなく設けられ）、可動部材４１に対して接触して力を加えることで可動部材４１を水平方向の縦方向に沿って移動させる駆動部材として機能する。このように、ラックハンドリング機構５０は、浮き上がり防止機構４０を駆動する駆動機構としても機能する。一対の挟持ハンド５１は、その待機状態で、低温格納庫２０の外部に配置され、保管ラックＲを搬送する際には、低温格納庫２０内に進入するように構成されている。また、アクチュエータは、低温格納庫２０の外部に常設されている。

ピッキング機構（図示しない）は、上下方向および水平方向の２方向（縦方向・横方向）に移動可能に設けられ、第１のラックステージ３０Ａに保持された保管ラックＲからチューブＣを抜き出すとともに、抜き出したチューブＣを第２のラックステージ３０Ｂに保持された保管ラックＲに挿入するピッキング部材（図示しない）を有している。

以下に、第１のラックステージ３０Ａに対する保管ラックＲの設置方法の一例について、図６〜図８に基づいて説明する。

まず、第１のラックステージ３０Ａに保管ラックＲを設置する際には、図６（ａ）〜（ｂ）に示すように、保管ラックＲを挟持した一対の挟持ハンド５１を下方および水平方向の縦方向に移動させ、第１の挟持ハンド５１Ａによって可動部材４１の被押圧部４３を水平方向の縦方向に押すことで、第１のラックステージ３０Ａの上方から可動部材４１を退避させる。
なお、上記工程は、初期状態で可動部材４１が第１のラックステージ３０Ａの上方に位置している場合のみ必要とするものであり、初期状態で可動部材４１が第１のラックステージ３０Ａの上方に位置していない場合には省略してもよい。

次に、図６（ｃ）〜図７（ｄ）に示すように、保管ラックＲを挟持した一対の挟持ハンド５１を、第１のラックステージ３０Ａの上方に移動させた後、下方に移動させることで、第１のラックステージ３０Ａに保管ラックＲを設置する。

次に、図７（ｅ）〜図８（ｉ）に示すように、一対の挟持ハンド５１を上下方向および水平方向の縦方向に移動させ、第１の挟持ハンド５１Ａによって可動部材４１の被押圧部４３を水平方向の縦方向に押すことで、第１のラックステージ３０Ａに保持された保管ラックＲの上方に、可動部材４１の一対の押え部４４を移動させ、第１のラックステージ３０Ａに対する保管ラックＲの設置を完了する。

ここで、保管ラックＲに保持されたチューブＣを他の保管ラックＲに移し替えるピッキング作業を行う際には、上述したように、可動部材４１の一対の押え部４４によって第１のラックステージ３０Ａに保持された保管ラックＲの浮き上がりを防止した状態で、ピッキング機構（図示しない）によってピッキング作業を行う。

以下に、第１のラックステージ３０Ａからの保管ラックＲの取り外し方法の一例について、図９および図１０に基づいて説明する。

まず、第１のラックステージ３０Ａから保管ラックＲを取り外す際には、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、一対の挟持ハンド５１を下方および水平方向の縦方向に移動させ、第１の挟持ハンド５１Ａによって可動部材４１の被押圧部４３を水平方向の縦方向に押すことで、第１のラックステージ３０Ａに保持された保管ラックＲの上方から可動部材４１を退避させる。

次に、図１０（ｄ）〜（ｆ）に示すように、一対の挟持ハンド５１を上下方向および水平方向の縦方向に移動させ、一対の挟持ハンド５１によって保管ラックＲを挟持して持ち上げることで、第１のラックステージ３０Ａから保管ラックＲを取り外す。

以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。

例えば、上述した実施形態では、保管対象がチューブであるものとして説明したが、保管対象の具体的態様はチューブに限定されない。
また、保管対象であるチューブの内容物についても、上述した生体細胞等の創薬用試料に限定されず、低温下で保管する必要があるものであれば如何なるものでもよい。
また、上述した実施形態では、低温格納庫の構成が、保管領域を有した複数の回転ステージがその内部に設置され、各回転ステージに形成された移送用スリットを合わせることで上下方向に延びる移送路を形成するものとして説明した。しかしながら、低温格納庫の具体的態様は、上記に限定されず、保管対象用の保管領域や開口部を有するものであれば、如何なるものでもよい。
また、上述した実施形態では、ラックハンドリング機構を構成する挟持ハンドが可動部材を移動させる駆動部材として機能するものとして説明したが、駆動部材の具体的態様はこれに限定されず、例えば、挟持ハンドとは別途に、可動部材を移動させる駆動部材を設けてもよく、また、上述したピッキング部材を駆動部材として利用してもよい。
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−１５０℃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−６０°や−８０°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。

１０ ・・・ 低温保管システム
２０ ・・・ 低温格納庫
２１ ・・・ 開口部
２２ ・・・ ピッキング領域
２３ ・・・ ピッキング用トレイ
３０ ・・・ ラックステージ
３０Ａ ・・・ 第１のラックステージ
３０Ｂ ・・・ 第２のラックステージ
４０ ・・・ 浮き上がり防止機構
４１ ・・・ 可動部材
４２ ・・・ ベース部
４２ａ ・・・ ブシュ部
４３ ・・・ 被押圧部
４４ ・・・ 押え部
４５ ・・・ 移動支持手段
４６ ・・・ スライドレール
５０ ・・・ ラックハンドリング機構（駆動機構）
５１ ・・・ 挟持ハンド
５１Ａ ・・・ 第１の挟持ハンド（駆動部材）
５１Ｂ ・・・ 第２の挟持ハンド
Ｒ ・・・ 保管ラック
Ｃ ・・・ チューブ

Claims (8)

1. 複数の保管対象を保持した保管ラックを低温下で保管する低温保管システムであって、
   低温格納庫と、前記低温格納庫内で前記保管ラックを上方から受け入れて保持するラックステージと、前記ラックステージに保持された前記保管ラックの浮き上がりを防止する浮き上がり防止機構と、前記浮き上がり防止機構を駆動する駆動機構とを備え、
   前記浮き上がり防止機構は、前記保管ラックの上方位置に移動可能な押え部を含む可動部材と、前記可動部材を移動可能に支持する移動支持手段とを有し、
   前記駆動機構は、前記可動部材から独立して設けられ、前記可動部材に対して接触して力を加えることで前記可動部材を移動させる駆動部材と、前記低温格納庫の外部に配置され、前記駆動部材を駆動する駆動源とを有していることを特徴とする低温保管システム。
2. 前記駆動部材は、その待機状態で、前記低温格納庫の外部に配置され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。
3. 前記駆動機構は、前記保管ラックを搬送するラックハンドリング機構を兼ね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。
4. 前記低温格納庫内には、前記保管ラックに保持された保管対象を他の保管ラックに移し替えるためのピッキング領域が設けられ、
   前記ラックステージおよび前記浮き上がり防止機構は、前記ピッキング領域に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の低温保管システム。
5. 前記低温格納庫の上面には、開閉可能な開口部が設けられ、
   前記移動支持手段は、前記可動部材を少なくとも水平方向の一方向に沿って移動可能に支持し、
   前記駆動部材は、少なくとも前記水平方向の一方向および上下方向に移動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低温保管システム。
6. 前記可動部材は、前記移動支持手段によって支持されるベース部と、前記駆動部材によって押される被押圧部とを有し、
   前記被押圧部は、前記ベース部よりも上方に位置していることを特徴とする請求項５に記載の低温保管システム。
7. 前記可動部材は、前記移動支持手段によって支持されるベース部と、前記ベース部から前記水平方向の一方向に向けて突出する一対の前記押え部とを有し、
   前記一対の押え部は、前記水平方向の一方向に直交する水平方向の他方向に離間して形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の低温保管システム。
8. 前記移動支持手段は、スライドレールを有し、
   前記可動部材は、前記スライドレールを挿通させる筒状のブシュ部を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の低温保管システム。