JP6147199B2 - 低温保管システムおよび低温保管システム用の移送機構 - Google Patents

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および低温保管システム用の移送機構に関する。

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上下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上下方向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。

また、上述した問題を解消するために、保管プレートを複数収容した保管ラックを取り出すのではなく、アーム等を用いて保管プレートを保持し低温格納室から直接的に取り出すことも考えられるが、この場合、多数の保管プレートを保管しつつ保管プレートを個別に取り出すための工夫が低温格納室に要求されることに加えて、低温格納室から保管プレートを取り出す構造にも工夫が要求される。

すなわち、保管プレートを保持し低温格納室から取り出す場合、横揺れを生じさせることなく低温格納室内にアーム等を進入させる必要が生じることから、直動シリンダの多段使用やテレスコピック機構を利用する等、保管プレートの移送機構が複雑かつ大掛かりなものになってしまう。

そして、移送機構が複雑かつ大型化する結果、低温格納室内において保管プレートの保管領域として利用することが可能な空間が狭くなるとともに、低温格納室の開口部を大きく確保する必要があり、低温格納室内の冷気が外部に漏れ出し易くなるという問題が生じ、さらに、低温格納室外における移送機構の設置スペースを上下方向に大きく確保しなければならないという問題も生じる。

本発明は、これらの問題点を解決するものであり、移送機構の小型化および簡素化を実現しつつ、安定した保管対象の移送を実現する低温保管システムおよび低温保管システム用の移送機構を提供することを目的とするものである。

本発明の低温保管システムは、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、
保管対象用の保管領域および開口部を有した低温格納庫と、前記低温格納庫に対して保管対象を搬入および搬出する移送機構とを備え、前記移送機構は、移送方向に沿って往復動可能な往復動手段と、前記往復動手段を駆動する駆動手段と、前記往復動手段の先端側に取り付けられ保管対象を保持する保持部とを有し、前記往復動手段は、互いに噛み合い一体化した状態で前記低温格納庫内において移送方向に沿って移動するとともに、前記低温格納庫外において互いに噛み外れ分岐する一対の噛合チェーンから少なくとも構成され、前記移送機構は、前記一対の噛合チェーンの往復動に伴って移送方向に伸縮し、前記一対の噛合チェーンをガイドする伸縮ガイド手段を更に有することにより、前記課題を解決するものである。
また、本発明の低温保管システム用の移送機構は、低温格納庫に対して保管対象を搬入および搬出する低温保管システム用の移送機構であって、移送方向に沿って往復動可能な往復動手段と、前記往復動手段を駆動する駆動手段と、前記往復動手段の先端側に取り付けられ保管対象を保持する保持部とを備え、前記往復動手段は、互いに噛み合い一体化した状態で前記低温格納庫内において移送方向に沿って移動するとともに、前記低温格納庫外において互いに噛み外れ分岐する一対の噛合チェーンから少なくとも構成され、前記移送機構は、前記一対の噛合チェーンの往復動に伴って移送方向に伸縮し、前記一対の噛合チェーンをガイドする伸縮ガイド手段を更に有することにより、前記課題を解決するものである。

本請求項１および本請求項５に係る発明によれば、低温格納庫に対して保管対象を搬入および搬出する移送機構の往復動手段を、噛合可能な一対の噛合チェーンから構成することにより、低温格納庫内においては一対の噛合チェーンを互いに噛み合せて剛直性を確保し、安定した保管対象の移送を実現するとともに、低温格納庫外においては一対の噛合チェーンを互いに噛み外し分岐させることで、低温格納庫外におけるチェーンの延びる向きや姿勢を自由に設計することが可能であるため、往復動手段を駆動する駆動手段等を含めた移送機構の設計自由度が向上し、移送機構の小型化および簡素化を実現できる。その結果、低温格納庫内に保管対象用の保管領域を大きく確保できるとともに、低温格納庫の開口部を小さくし開口部から漏れ出す冷気の量を低減でき、また、低温格納庫外における移送機構の設置スペースを移送方向にコンパクト化することができる。

本請求項１、５に係る発明によれば、伸縮ガイド手段によって一対の噛合チェーンをガイドすることにより、一対の噛合チェーンの横揺れを抑制して保管対象の移送を円滑に行うことができるばかりでなく、伸縮ガイド手段を移送方向に伸縮可能に設けることにより、伸縮ガイド手段が低温格納庫内に常駐することを回避し、低温格納庫内の冷気によって伸縮ガイド手段の動作が鈍くなることや、低温格納庫内に常駐した伸縮ガイド手段が低温格納庫内における他の構成部材の動作を阻害することを回避できる。
本請求項２に係る発明によれば、伸縮ガイド手段は、移送方向に延びるリニアガイドレールと前記リニアガイドレールにスライド可能に取り付けられるリニアガイドナットとから成るリニアガイドを複数有し、複数のリニアガイドレールのうち１つのリニアガイドレールは、低温格納庫外に配置されたベースに固定され、複数のリニアガイドナットのうち１つのリニアガイドナットは、保持部に直接的または間接的に固定されることにより、伸縮ガイド手段の伸縮時に、伸縮ガイド手段の幅が横方向に変化することがないため、低温格納庫内における伸縮ガイド手段の為の可動スペースを小さくすることができるとともに、低温格納庫の開口部を小さくすることができる。
本請求項３に係る発明によれば、保持部と一対の噛合チェーンとの間に、移送方向に沿って延びる延長部を設けることにより、噛合チェーンの全長を短くすることができる。
本請求項４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し、低温格納庫内を低温に維持することができるとともに、一対の噛合チェーンを上下方向に沿って往復動可能に設けることにより、水平方向等に沿って一対の噛合チェーンを往復動させる場合と比較して、噛合状態における一対の噛合チェーンの剛直性等に対する要求が低くなるため、設計自由度が向上する。

低温保管システムの全体構成を概略的に示す説明図。 保持部が低温格納庫外に配置された状態を示す説明図。 保持部が低温格納庫内に進入した状態を示す説明図。 移送機構の一部構成を示す斜視図。 噛合チェーンを示す斜視図。 保持部を上方まで上げた状態で移送機構を示す側面図。 保持部を下方まで下げた状態で移送機構を示す側面図。 移送機構を正面から見て示す説明図。 容器および保管プレートを示す斜視図である。 移送機構の保持部の変形例を示す斜視図。

以下に、本発明の一実施形態に係る低温保管システム１００について、図面に基づいて説明する。

低温保管システム１００は、図９に示すような、創薬用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を低温下で保管するものであり、図１に示すように、低温格納庫１１０と移送機構１３０とを備えている。

低温格納庫１１０は、低温下で複数の保管プレートＰを収容する丸型の真空断熱容器であり、図１や図２に示すように、その上面に開口部１１１が設けられている。開口部１１１には、開閉扉（図示しない）が設けられている。低温格納庫１１０の内部には、図２や図３に示すように、複数の円板状の回転ステージ１２０が上下に並べて配置されており、各回転ステージ１２０は、互いに独立して回転可能な状態で支持されている。各回転ステージ１２０には、その上面に保管プレートＰを保管するための保管領域が設けられ、各保管領域には、保管プレートＰが着脱可能に設置される複数の設置部が設けられている。最上段および中段の回転ステージ１２０には、上下方向に貫通する移送用スリットが設けられている。各回転ステージ１２０を回転させ、各回転ステージ１２０の移送用スリットの位置を合わせることにより、上下方向に延びる移送路が形成される。また、最上段の回転ステージ１２０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が設けられている。

移送機構１３０は、図１に示すように、低温格納庫１１０上に設置され、低温格納庫１１０に対して保管プレートＰを上下方向に搬入および搬出するものである。移送機構１３０は、図４〜図８に示すように、上下方向に沿って往復動可能な一対の噛合チェーン１４０と、一対の噛合チェーン１４０を駆動する駆動手段１５０と、一対の噛合チェーン１４０をガイドする伸縮ガイド手段１６０と、一対の噛合チェーン１４０の下端に取り付けられ上下方向に沿って延びる延長部１３１と、延長部１３１の下端に設けられた保持部１３２と、低温格納庫１１０外において互いに噛み外れた一対の噛合チェーン１４０を収容するチェーン収容部１３３と、移送機構１３０の各構成部材を支持するベース１３４とを有している。

なお、本実施形態においては、移送機構１３０は、レール等によって支持され水平面内における２方向に移動可能であるように構成されているが、移送機構１３０を水平面内における１方向に移動可能に構成してもよく、また、移送機構１３０を水平面内で回転可能に構成してもよく、また、移送機構１３０を水平方向に固定した状態で低温格納庫１１０上に設置してもよい。また、移送機構１３０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に移し替えるピッキング手段（図示しない）が付設されている。

一対の噛合チェーン１４０は、互いに噛み合い一体化した状態で低温格納庫１１０内において上下方向に沿って移動するとともに、低温格納庫１１０外において互いに噛み外れ分岐するものである。各噛合チェーン１４０は、図５に示すように、前後一対のブシュ１４１の両端を左右一対の内歯プレート１４２に固定してなる複数の内リンクと、前後一対の連結ピン１４３の両端を左右一対の外歯プレート１４４に固定してなる複数の外リンクと、ブシュ１４１に外嵌されたローラ１４５とを備えている。これら内リンクおよび外リンクは、ブシュ１４１内に連結ピン１４３を挿入することで、チェーン長手方向に交互に連結されている。各内歯プレート１４２および各外歯プレート１４４には、フック状の噛合部が形成されており、一方の噛合チェーン１４０の内歯プレート１４２と他方の噛合チェーン１４０の内歯プレート１４２とを噛み合わせるとともに、一方の噛合チェーン１４０の外歯プレート１４４と他方の噛合チェーン１４０の外歯プレート１４４とを噛み合わせることにより、一対の噛合チェーン１４０を互いに噛み合わせ剛直な状態で一体化させる。

なお、一対の噛合チェーン１４０の具体的態様については、上記に限定されず、他方の噛合チェーン１４０と噛み外した状態で屈曲可能であるとともに、他方の噛合チェーン１４０と噛み合った状態で一体化するものであれば如何なるものでもよく、例えば、ローラ１４５を無くしたものや、内リンクをチェーン幅方向に複数並べた所謂多列チェーンであってもよい。

駆動手段１５０は、一対の噛合チェーン１４０を駆動するものであり、図４や図８に示すように、チェーン収容部１３３内に配置され噛合チェーン１４０のローラ１４５に噛み合う駆動スプロケット１５１と、駆動スプロケット１５１を正逆回転させる回転モータ１５２とを有している。

なお、図８に示す例では、一対の噛合チェーン１４０が互いに噛み外れ分岐する位置に、各駆動スプロケット１５１を配置しているが、駆動スプロケット１５１の設置位置は上記に限定されず、噛合チェーン１４０に噛み合う位置であれば如何なる位置でもよい。また、図８に示す例では、各噛合チェーン１４０に対して１つずつ駆動スプロケット１５１を配置しているが、一対の噛合チェーン１４０に対して１つの駆動スプロケット１５１を配置してもよく、また、合計３つ以上の駆動スプロケット１５１を配置してもよい。

伸縮ガイド手段１６０は、一対の噛合チェーン１４０の往復動に伴って上下方向に伸縮し、一対の噛合チェーン１４０をガイドし、一対の噛合チェーン１４０の横揺れ（水平方向への揺れ）を防止するものである。
伸縮ガイド手段１６０は、図７に示すように、上段、中段、下段の計３つのリニアガイド１６１から構成され、各リニアガイド１６１は、上下方向に延びるリニアガイドレール１６１ａと、リニアガイドレール１６１ａにスライド可能に取り付けられるリニアガイドナット１６１ｂとから構成されている。

本実施形態の伸縮ガイド手段１６０では、図７から分かるように、上段、中段、下段の計３つのリニアガイドレール１６１ａが横方向に並べて配置され、また、上段のリニアガイドレール１６１ａがベース１３４に固定されている。
上段のリニアガイドナット１６１ｂは、上段のリニアガイドレール１６１ａにスライド可能に取り付けられるとともに、中段のリニアガイドレール１６１ａの上端に固定され、また、中段のリニアガイドナット１６１ｂは、中段のリニアガイドレール１６１ａにスライド可能に取り付けられるとともに、下段のリニアガイドレール１６１ａの上端に固定され、また、下段のリニアガイドナット１６１ｂは、下段のリニアガイドレール１６１ａにスライド可能に取り付けられるとともに、延長部１３１に固定されている。
これにより、一対の噛合チェーン１４０が上方に向けて移動する際には、伸縮ガイド手段１６０が上下方向に縮小し、一方、一対の噛合チェーン１４０が下方に向けて移動する際には、伸縮ガイド手段１６０が上下方向に伸長する。

なお、本実施形態では、リニアガイド１６１が３つ設けられるものとして説明したが、リニアガイド１６１の数量は、２つ以上であればよい。また、伸縮ガイド手段１６０の具体的態様は、上記に限定されず、一対の噛合チェーン１４０の往復動に伴って上下方向に伸縮し一対の噛合チェーン１４０をガイドするものであれば如何なるものでもよく、例えば、伸縮ガイド手段１６０を、径の異なる複数の筒状部材を用いた所謂テレスコピック構造として構成してもよい。

保持部１３２は、延長部１３１の下端に設けられ、保管プレートＰを把持することで保管プレートＰを保持するものである。なお、保持部１３２の具体的態様は、低温格納庫１１０内における保管プレートＰの保管構造に応じて任意に決定すればよく、例えば、図１０に示すように、その上面に保管プレートＰを載せることで保管プレートＰを保持するものであってもよい。

なお、本実施形態では、保持部１３２が最上方にまで引き上げられた状態では、保持部１３２が低温格納庫１１０の外部に位置するように構成されているが、移送機構１３０の各構成部材の上下方向における寸法関係については如何なるものでもよい。例えば、保持部１３２が最上方にまで引き上げられた状態で、保持部１３２や延長部１３１や噛合チェーン１４０の一部等が低温格納庫１１０内に残るように設計してもよい。また、本実施形態では、保持部１３２が最下方にまで下げられた状態で、延長部１３１と中段のリニアガイド１６１の一部と下段のリニアガイド１６１と噛合チェーン１４０の一部とが、低温格納庫１１０内に進入するように構成されているが、例えば、延長部１３１と下段のリニアガイド１６１の一部と噛合チェーン１４０の一部のみが、低温格納庫１１０内に進入するように構成してもよい。

チェーン収容部１３３は、図８に示すように、一対の噛合チェーン１４０を収容するものであり、横方向に沿って延びている。チェーン収容部１３３の内面には、チェーン収容部１３３内における噛合チェーン１４０の軌道をガイドするガイド溝が形成されている。なお、チェーン収容部１３３内における噛合チェーン１４０の収容態様は、図８に示す例に限定されず、各噛合チェーン１４０を水平方向に一直線状に延ばした状態で収容するもの等、如何なるものでもよい。

なお、上述した実施形態では、保管対象が容器を複数収容した保管プレートであるものとして説明したが、保管対象の具体的態様はこれに限定されず、例えば、容器自体を保管対象としてもよく、また、保管プレートを複数収容した保管ラックを保管対象としてもよい。
また、保管対象を容器とした場合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の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および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、保管対象の移送方向が上下方向であるものとして説明したが、移動方向の具体的態様はこれに限定されず、例えば水平方向であってもよい。また、上述した実施形態では、低温格納庫の開口部が低温格納庫の上面に設けられているものとして説明したが、低温格納庫の開口部の形成位置は、保管対象の移送方向に応じて決定すればよい。なお、低温格納庫内の冷気の漏れを抑制する観点からは、低温格納庫の開口部が低温格納庫の上面に設けられるのが好ましい。
また、上述した実施形態では、低温格納庫内にピッキング領域が設けられ、当該ピッキング領域において保管プレートに保持された容器を他の保管プレートに移し替えるものとして説明したが、低温格納庫内のピッキング領域やピッキング手段については、必要に応じて任意に設ければよい。

１００ ・・・ 低温保管システム
１１０ ・・・ 低温格納庫
１１１ ・・・ 開口部
１２０ ・・・ 回転ステージ
１３０ ・・・ 移送機構
１３１ ・・・ 延長部
１３２ ・・・ 保持部
１３３ ・・・ チェーン収容部
１３４ ・・・ ベース
１４０ ・・・ 噛合チェーン（往復動手段）
１４１ ・・・ ブシュ
１４２ ・・・ 内歯プレート
１４３ ・・・ 連結ピン
１４４ ・・・ 外歯プレート
１４５ ・・・ ローラ
１５０ ・・・ 駆動手段
１５１ ・・・ 駆動スプロケット
１５２ ・・・ 回転モータ
１６０ ・・・ 伸縮ガイド手段
１６１ ・・・ リニアガイド
１６１ａ ・・・ リニアガイドレール
１６１ｂ ・・・ リニアガイドナット
Ｐ ・・・ 保管プレート
Ｃ ・・・ 容器

Claims (5)

1. 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、
   保管対象用の保管領域および開口部を有した低温格納庫と、前記低温格納庫に対して保管対象を搬入および搬出する移送機構とを備え、
   前記移送機構は、移送方向に沿って往復動可能な往復動手段と、前記往復動手段を駆動する駆動手段と、前記往復動手段の先端側に取り付けられ保管対象を保持する保持部とを有し、
   前記往復動手段は、互いに噛み合い一体化した状態で前記低温格納庫内において移送方向に沿って移動するとともに、前記低温格納庫外において互いに噛み外れ分岐する一対の噛合チェーンから少なくとも構成され、
   前記移送機構は、前記一対の噛合チェーンの往復動に伴って移送方向に伸縮し、前記一対の噛合チェーンをガイドする伸縮ガイド手段を更に有することを特徴とする低温保管システム。
2. 前記伸縮ガイド手段は、移送方向に延びるリニアガイドレールと前記リニアガイドレールにスライド可能に取り付けられるリニアガイドナットとから成るリニアガイドを複数有し、
   前記複数のリニアガイドレールのうち１つのリニアガイドレールは、前記低温格納庫外に配置されたベースに固定され、
   前記複数のリニアガイドナットのうち１つのリニアガイドナットは、前記保持部に直接的または間接的に固定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. 前記移送機構は、前記保持部と前記一対の噛合チェーンとの間に介在して設けられ、移送方向に沿って延びる延長部を更に有す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. 前記低温格納庫の開口部は、前記低温格納庫の上面に設けられ、
   前記一対の噛合チェーンは、上下方向に沿って往復動可能に設けら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. 低温格納庫に対して保管対象を搬入および搬出する低温保管システム用の移送機構であって、
   移送方向に沿って往復動可能な往復動手段と、前記往復動手段を駆動する駆動手段と、前記往復動手段の先端側に取り付けられ保管対象を保持する保持部とを備え、
   前記往復動手段は、互いに噛み合い一体化した状態で前記低温格納庫内において移送方向に沿って移動するとともに、前記低温格納庫外において互いに噛み外れ分岐する一対の噛合チェーンから少なくとも構成され、
   前記移送機構は、前記一対の噛合チェーンの往復動に伴って移送方向に伸縮し、前記一対の噛合チェーンをガイドする伸縮ガイド手段を更に有することを特徴とする低温保管システム用の移送機構。

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