JP6112723B2 - 断熱天板および低温保管システム - Google Patents

Description

本発明は、試料を収容した複数の容器を格納する低温格納室の矩形状の開口部の上部に設置され、格子状に区分され上下方向に貫通した複数の貫通領域を有する断熱天板、および該天板を有する低温保管システムに関し、特に、創薬（ｄｒｕｇｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）、すなわち、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極低温で保管するために使用される低温保管室の断熱天板および低温保管システムに関する。

近年、従来、化学、生化学、生体学、製薬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を検査等のために保管している。
例えば、創薬研究プロセスにおいて、生体活性等を調査するため、多種多様な検査、実験のために微量で多数の試料を取り扱うことが必要であり、マイクロ（テスト）チューブ等の容器に収められた試料を、極低温の安定した環境のもとで大量に保管するとともに、任意の試料を迅速に取り出す技術が欠かせない。

このような低温保管すべき試料を収容した容器を低温格納室に保管し、必要に応じて指定の容器を低温格納室から取り出す低温保管システムは周知であり、低温保管すべき試料を収容した容器をラックに複数保持し、該ラックをカセットに上下方向に多数収容して低温格納室に保管し、必要に応じて目的のラックを自動的に取り出して、該ラックから指定の容器をピッキングする低温保管システムが公知である（例えば、特許文献１参照）。

このような公知の低温保管システムは、容器（２０１）を複数保持するラック（保管プレート２０３）を縦方向に複数収容するカセット（保管ラック１０４）と、該カセット（保管ラック１０４）を複数格納する上方に矩形状の開口部を有する低温格納室（１０５）とを有しており、カセット（保管ラック１０４）は、格子状に区分され上下方向に貫通した複数の貫通領域を有する天板によって保持されるように構成されている。
カセット（保管ラック１０４）の上方には断熱部を有しており、天板の貫通領域にカセット（保管ラック１０４）が保持された際、天板および天板に保持された断熱部によって低温格納室（１０５）の上方が覆われ、断熱性を確保するように構成されている。
このことで、低温格納室（１０５）の上方に、開閉する扉等の別途の構成を設けることなく、カセット（保管ラック１０４）を挿入するだけで低温格納室（１０５）を断熱閉塞でき、上方に抜き出すだけで容易にカセット（保管ラック１０４）を搬入、搬出することができる。

特開平２０１２−５６７３０号公報

特許文献１に示すような公知の低温保管システムにおいては、カセットが天板によって保持されるため、天板には大きな荷重がかかり、低温格納室の上方の間口が広い場合、重さにより撓んでしまい、カセットの挿入、取り出しに支障をきたすおそれがあった。
このような問題を軽減するには天板の剛性を高いものとする必要があるが、剛性の高い材料は断熱性が低いとともに重量も重く、天板が載置される低温格納室の周壁も重量に耐えるように強化する必要があり、低温保管システム全体として装置が大型化し、また、製造コストも増加するという問題があった。
また、天板に格子状の補強部材を組み合わせることで、重量増を極力少なくして剛性を高めることも考えられるが、天板の構造が複雑となり、製造・組み立てコストも増加するという問題があった。

本発明は、これらの問題点を解決するものであり、撓みを抑えてカセットの挿入、取り出しに支障をきたすことがなく、軽量、かつ、単純な構造で、製造コストを低減し、断熱効果が高く、装置全体を大型化することのない、断熱天板および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。

本出願の発明は、低温格納室の矩形状の開口部の上部に設置され、格子状に区分され上下方向に貫通した複数の貫通領域を有する断熱天板であって、前記断熱天板が、前記低温格納室の開口部の周囲に載置される矩形状の外枠体と、前記該外枠体の１つの辺と平行に設けられる少なくとも１つの支持用格子板と、前記支持用格子板と直交して設けられる少なくとも１つの仕切用格子板とを備え、前記支持用格子板の高さ方向上部には、上方切込部を有し、前記仕切用格子板の高さ方向下部には、下方切込部を有し、前記支持用格子板の上方切込部と前記仕切用格子板の下方切込部とが係合して、前記格子状に区分され上下方向に貫通した複数の貫通領域が形成され、前記支持用格子板の上方切込部の上下方向の切り込み長さが、前記仕切用格子板の下方切込部の上下方向の切り込み長さよりも短いことにより、前記課題を解決するものである。

また、本出願の他の発明は、上方に矩形状の開口部を有する低温格納室と、前記開口部の上部に配置され格子状に区分され上下方向に貫通した複数の貫通領域を有する天板と、複数のワークを収容するカセットとを有し、前記複数のカセットが上方から貫通領域に挿入されて前記天板によって保持される低温保管システムであって、前記天板が、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の断熱天板で構成され、前記カセットが、上方に断熱部を有し、前記断熱天板に前記カセットが挿入・保持されることで、前記断熱天板と前記カセットの断熱部とによって前記低温格納室の矩形状の開口部の上部を断熱閉塞することにより、前記課題を解決するものである。

請求項１に係る断熱天板および請求項５に係る低温保管システムによれば、支持用格子板の高さ方向上部には上方切込部を有し、仕切用格子板の高さ方向下部には下方切込部を有し、支持用格子板の上方切込部と仕切用格子板の下方切込部とが係合して、格子状に区分され上下方向に貫通した複数の貫通領域が形成されることにより、支持用格子板と仕切用格子板を組み合わせて外板に固定するだけで、カセットを保持可能となるため、組み立てが容易であり製造コストを低減することが出来る。
また、支持用格子板と仕切用格子板が荷重方向に所定の幅を有するものであるため、他の補強材を設けることなく充分な剛性が担保され、カセットを保持した際の撓みが抑制され、格子板にカセットが挟み込まれたりすることがないため、カセットの挿入、取り出しに支障をきたすことを防止できる。
また、カセットを保持した際の撓みが抑制されることで、保持されたカセットの上下位置の変動が少なく、カセットの取り出しを自動化する際に誤動作を防止することができる。

さらに、支持用格子板の上方切込部の上下方向の切り込み長さが、仕切用格子板の下方切込部の上下方向の切り込み長さよりも短いことにより、両端を支持できる支持用格子板を上下方向に剛性が高い構造、すなわち、引張りの発生する板の下側には加工されておらず上方から荷重を受けた時に引張応力による変形や破損が防止される構造とすることができ、さらに充分に断熱天板の剛性が担保される。
支持用格子板の上方切込部は上面に最小限の大きさ（例えば、板厚と同じ寸法の深さ）とすることで、上方切込部のある上面は圧縮応力となり、引張り破断を防止できる。
なお、仕切用格子板は上下荷重を支持する役目がなくてよいので、支持用格子板と組み合わせるための、大きな下方切込部があってもよい。

請求項２に記載の構成によれば、外枠体の各辺がそれぞれ１枚の枠板で構成されていることにより、支持用格子板あるいは仕切用格子板の端部を外枠体の枠板に固定して断熱天板を製造することで、剛性を高めることができる。
また、枠板に隣接する貫通領域が断熱材で閉塞されていることにより、枠板に隣接する貫通領域を低温格納室の開口部の周囲からの冷気の漏れを遮断する断熱枠とすることができるとともに、支持用格子板あるいは仕切用格子板を、最も外側まで延ばす事が可能となり、支持用格子板あるいは仕切用格子板の撓みがさらに抑制され剛性を担保することが可能となる。
また、断熱材として軽量で断熱効果の高い発泡材料を用いることが可能となり、全体をより軽量化することができるとともに、格子状に区画された貫通領域に充填されるため、柔らかい発泡材料を使用することが可能となり、より軽量で断熱効果を高めることができる。
請求項３に記載の構成によれば、支持用格子板および仕切用格子板が、発泡樹脂材料で形成されていることにより、さらに軽量化されるとともに、断熱天板全体の熱伝導性が低くなり、断熱効果がより高くなる。
請求項４に記載の構成によれば、発泡樹脂材料が２倍から３倍発泡の発泡ポリエチレンであることにより、さらに軽量でかつ剛性が確保されるとともに、断熱天板全体の熱伝導性が低くなり、断熱効果がより高くなる。
請求項６に記載の構成によれば、天板が、複数の断熱天板を並べて構成されていることにより、低温格納室の開口部の大きさに応じて、柔軟に対応することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る断熱天板の斜視図。 図１の断熱天板の他の方向から斜視図。 本発明の第１実施形態に係る断熱天板の平面図。 本発明の第１実施形態に係る断熱天板の側面図。 図４のＡ−Ａ断面図。 本発明の第１実施形態に係る断熱天板の支持用格子板の側面図。 本発明の第１実施形態に係る断熱天板の支持用格子板の斜視図。 本発明の第１実施形態に係る断熱天板の仕切用格子板の側面図。 本発明の第１実施形態に係る断熱天板の仕切用格子板の斜視図。 本発明の第２実施形態に係る断熱天板の平面図。

本出願の発明に係る断熱天板は、前述したような公知の低温保管システムの低温格納室の上方の矩形状の開口部に設置されることで、断熱天板にカセットが挿入・保持されることで、断熱天板とカセットの断熱部とによって低温格納室の矩形状の開口部の上部を断熱閉塞するものである。
また、本出願の発明に係る低温保管システムは、前述したような公知の低温保管システムの低温格納室の矩形状の開口部に設けられる天板として、前記断熱天板を採用したものである。

本発明の第１実施形態に係る断熱天板１００について、図１乃至図９に基づいて説明する（なお、それぞれの図は、説明のため一部構成を省略、簡略化して示されており、実際の寸法、構造を正確に表すものではなく、複数の同一構成に対しては一部にのみ符号を付した。）。
本発明の第１実施形態に係る断熱天板１００は、図１乃至図５に示すように、４枚の枠板１１１によって矩形状に構成される外枠体と、外枠体の１つの辺の枠板１１１の間に平行に設けられる複数の支持用格子板１２０と、支持用格子板１２０と直交する外枠体の枠板１１１の間に平行に設けられる複数の仕切用格子板１３０とを備え、矩形状の外枠体の内側に格子状に区分され上下方向に貫通した複数の貫通領域１０１を形成している。
複数の貫通領域１０１のうち、４つの各枠板１１１に隣接する貫通領域１０１は、図１乃至２、図５に示すように、断熱材１０２で閉塞されている。

支持用格子板１２０は、図６、図７に示すように、高さ方向上部から下方に切り込まれた複数の上方切込部１２１を有しており、仕切用格子板１３０は、図８、図９に示すように、高さ方向下部から上方に切り込まれた複数の下方切込部１３１を有している。
複数の支持用格子板１２０と仕切用格子板１３０が、それぞれ上方切込部１２１と下方切込部１３１が組み合わされ、組み合わされた複数の支持用格子板１２０と仕切用格子板１３０の端部が外枠体の各枠板１１１に固定されることで、格子状に区分され上下方向に貫通した複数の貫通領域１０１が形成される。

なお、本実施形態では、仕切用格子板１３０の両端部にも下方切込部１３１（両端に位置するため切欠き状に形成される。）が設けられており、図４に示すように、外枠体の支持用格子板１２０と平行な枠板１１１には支持用格子板１２０と同様の上方切込部が設けられている。
また、本実施形態では、複数の支持用格子板１２０および仕切用格子板１３０の端部と外枠体の各枠板１１１は、外枠体の各枠板１１１の外側方からネジ止めによって固定しているが、いかなる固定手段であってもよい。

本実施形態では、外枠体が長方形で、支持用格子板１２０を長辺側、仕切用格子板１３０を短辺側に配置したが、両端が低温格納室の開口部の側壁の上部に載置されるように支持用格子板１２０配置するのが好ましく、長辺、短辺ともに両端が低温格納室の開口部の側壁の上部に確実に載置される場合は、９０°異なる配置とし、短辺側に平行に支持用格子板１２０を配置するのが好適である。
また、４つの各枠板１１１に隣接する貫通領域１０１は、カセットが挿入・保持されることはないため、その大きさは、内側の貫通領域１０１と同じである必要はなく、低温格納室の矩形状の開口部の周囲の側壁上に載置された際に、断熱効果を発揮できる大きさであればよい。

本発明の第２実施形態に係る断熱天板２００について、図１０に基づいて説明する。
本発明の第２実施形態に係る断熱天板２００は、３つの断熱天板２００ａ、２００ｂ、２００ｃが長辺方向に並べられて使用されるものであり、それぞれの貫通領域２０１は、断熱天板２００ａ、２００ｂ、２００ｃを並べた際の最外周の貫通領域２０１のみを断熱材２０２で閉塞し、隣の断熱天板に隣接する枠板２１１に隣接する貫通領域２０１のうちの最外周以外の貫通領域２０１は断熱材２０２で閉塞されず、カセットの保持に使用するものである。

断熱天板２００ａ、２００ｂ、２００ｃのその他の構成である枠板２１１、支持用格子板２２０、仕切用格子板２３０、貫通領域２０１の構成等は、前述した第１実施形態の枠板１１１、支持用格子板１２０、仕切用格子板１３０、貫通領域１０１等と同様であるが、すべての支持用格子板２２０の両端が低温格納室の開口部の側壁の上部に載置されて剛性が保たれるように、支持用格子板２２０と仕切用格子板２３０は、第１実施形態とは９０°異なるように配置されている。
このように、複数の断熱天板２００ａ、２００ｂ、２００ｃを並べて使用することで、低温格納室の開口部の大きさが異なる場合でも、柔軟に対応することが可能となる。
また、本実施形態では、長辺方向に３つ並べているが、短辺方向に並べてもよく、並べる数もいくつであってもよい。
さらに、複数の断熱天板の寸法（格子数）がそれぞれ異なるものを並べて使用してもよい。

本発明に係る断熱天板の枠板、支持用格子板、仕切用格子板の材質は、いかなるものでもよく、本発明によれば、支持用格子板の上方切込部の上下方向の切り込み長さが、仕切用格子板の下方切込部の上下方向の切り込み長さよりも短く、支持用格子板の延びる方向のスパンが長くなっても撓みが生じにくい構造のため、軽量で断熱性の高い発泡樹脂材料、例えば、２倍から３倍発泡の発泡ポリエチレン等で構成されるのが好適である。
また、軽量、かつ、単純な構造で、製造コストを低減することが可能であり、かつ、撓みを抑え断熱性も高いため、装置全体を大型化することなく安価に低温保管システムを構成することが可能となる。

本発明に係る低温保管システムは、矩形状の開口部を上方に備えた低温格納室を有し、ラックをカセットに上下方向に多数収容して低温格納室に保管し、必要に応じて目的のラックを上方に取り出して、該ラックに収容されたカセットに容器を収容、ピッキングするものであれば、個々の具体的な構成はどのようなものであってもよい。
また、冷凍保管される対象は、化学、生化学、生体学、製薬などの基礎研究あるいは応用研究に用いられる試料等に限定されるものではなく、いかなる対象であってもよい。

１００、２００ ・・・ 断熱天板
１０１、２０１ ・・・ 貫通領域
１０２、２０２ ・・・ 断熱材
１１１、２１１ ・・・ 枠板
１２０、２２０ ・・・ 支持用格子板
１２１ ・・・ 上方切込部
１３０、２３０ ・・・ 仕切用格子板
１３１ ・・・ 下方切込部

Claims (6)

1. 低温格納室の矩形状の開口部の上部に設置され、格子状に区分され上下方向に貫通した複数の貫通領域を有する断熱天板であって、
   前記断熱天板が、前記低温格納室の開口部の周囲に載置される矩形状の外枠体と、前記該外枠体の１つの辺と平行に設けられる少なくとも１つの支持用格子板と、前記支持用格子板と直交して設けられる少なくとも１つの仕切用格子板とを備え、
   前記支持用格子板の高さ方向上部には、上方切込部を有し、
   前記仕切用格子板の高さ方向下部には、下方切込部を有し、
   前記支持用格子板の上方切込部と前記仕切用格子板の下方切込部とが係合して、前記格子状に区分され上下方向に貫通した複数の貫通領域が形成され、
   前記支持用格子板の上方切込部の上下方向の切り込み長さが、前記仕切用格子板の下方切込部の上下方向の切り込み長さよりも短いことを特徴とする断熱天板。
2. 前記外枠体の各辺が、それぞれ１枚の枠板で構成され、
   前記枠板に隣接する貫通領域が、断熱材で閉塞されていることを特徴とする請求項１に記載の断熱天板。
3. 前記支持用格子板および仕切用格子板が、発泡樹脂材料で形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のいずれかに記載の断熱天板。
4. 前記発泡樹脂材料が、２倍から３倍発泡の発泡ポリエチレンであることを特徴とする請求項３に記載の断熱天板。
5. 上方に矩形状の開口部を有する低温格納室と、前記開口部の上部に配置され格子状に区分され上下方向に貫通した複数の貫通領域を有する天板と、複数のワークを収容するカセットとを有し、
   前記複数のカセットが上方から貫通領域に挿入されて前記天板によって保持される低温保管システムであって、
   前記天板が、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の断熱天板で構成され、
   前記カセットが、上方に断熱部を有し、
   前記断熱天板に前記カセットが挿入・保持されることで、前記断熱天板と前記カセットの断熱部とによって前記低温格納室の矩形状の開口部の上部を断熱閉塞することを特徴とする低温保管システム。
6. 前記天板が、複数の断熱天板を並べて構成され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。

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