JP6955045B2 - 冷却液体監視システムおよび監視方法 - Google Patents

Description

本開示は、液体窒素などの冷却用液体の監視技術に関する。

−２００度Ｃ近い極低温で受精卵や細胞などを冷凍保存するために、液体窒素などの冷却用液体が用いられる。例えば、受精卵を冷凍保存する容器には、液体窒素が入れられ、内部は極低温に保たれる。こうした容器からは、液体窒素などの冷却用液体が少しずつ気化して失われる。このため、定期的に冷却用液体を補充する必要がある。

こうした容器に内部の冷却用液体を極低温のまま収容するために、真空断熱層を備えるが、この断熱層に何らかの理由で不具合が生じると、断熱の機能が失われ、あるいは低下し、冷却用液体が大量に気化して失われることがある。受精卵を冷凍保存する容器がこうした事態が生じると、冷凍されていた受精卵は場合によっては溶解し、傷んでしまう。そこで、こうした冷凍保存用容器を載せて、容器の重量を計測し、重量変化を監視することで、冷却用液体が既定値を超えて失われた場合、これを報知する装置が実用化されている。

大陽日酸株式会社 液体窒素残量監視装置（ＡＭＤシリーズ）カタログ

しかしながら、不妊治療を行なっている病院や細胞の冷凍保存を行なっている研究所などでは、こうした冷凍保存容器を複数保有し、常時利用しているところも多く、それぞれの容器に対して一つずつ監視装置を用意してやらなければならないという問題があった。また、こうした容器毎に監視装置を設けるのは、電源を用意しなければならず、商用交流を用いる場合には、コンセントや配線が必要になり、電池やバッテリなどを用いる場合には、監視装置毎に電源を管理する必要があった。監視する冷凍保存容器の数が増えれば、こうした電源の管理も煩雑なものとなる。かといって、管理を疎かにすれば、冷凍保存容器に異常が生じて冷凍用液体が失われても気付くことができず、冷凍保存されている受精卵や細胞等を毀損してしまう。なお、こうした課題は、受精卵の冷凍保存容器に限らず、細胞や血液、微生物などの生物試料等を保存する場合も同様であった。

本開示は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。本開示の一つの形態は、移動可能な冷凍用液体を用いた冷凍保存容器の監視システムとしての形態である。この冷凍保存容器の監視システムは、前記冷凍保存容器が存在するとして定められた撮像範囲の熱分布を画像として取得するサーモグラフィと、前記サーモグラフィの出力であるサーモグラフを解析し、前記撮像範囲の温度を検出する検出部と、前記検出の結果が予め定めた条件を満たす場合、複数の冷凍保存容器のうちのいずれの冷凍保存容器に異常が生じたかを判断する判断部とを備え、前記判断部は、前記サーモグラフィが取得する前記熱分布の画像における位置と当該位置に置かれた前記冷凍保存容器との対応関係を予め紐付けておき、前記冷凍保存容器に異常が生じたとの判断の際に、前記検出の結果が予め定めた条件を満たす場合、前記対応関係の紐付けにしたがって、前記条件を満たした前記熱分布の画像における位置に置かれた冷凍保存容器を特定する。

（１）本開示の第１の態様として、冷凍用液体を用いた冷凍保存容器の監視システムが提供される。この冷凍保存容器の監視システムは、前記冷凍保存容器が存在するとして定められた撮像範囲の熱分布を画像として取得するサーモグラフィと、前記サーモグラフィの出力であるサーモグラフを解析し、前記撮像範囲の温度を検出する検出部と、前記検出の結果が予め定めた条件を満たす場合、前記冷凍保存容器に異常が生じたと判断する判断部と、を備える。

この監視システムによれば、サーモグラフを用いて異常を検出するので、各冷凍保存容器にその重量を計測するセンサなどを取り付ける必要がなく、また監視対象となる冷凍保存容器の増減や配置の変更などにも柔軟に対応して、監視を行なうことができる。

（２）こうした監視システムにおいて、前記判断部は、前記検出した温度が、予め定めた温度より所定温度以上低い場合に異常と判断するものとしてもよい。こうすれば、冷凍保存容器からの冷凍用液体の漏れ、例えば気体化して生じる漏れなどを容易に検出できる。

（３）こうした監視システムにおいて、前記予め定めた温度は環境温度であるものとしてもよい。冷凍保存容器の表面の温度が環境温度より低下することは、冷凍保存容器が正常であれば生じないからである。したがって、この温度より、所定温度以上低くなっていれば、冷凍保存容器の異常と判断し得る。

（４）こうした監視システムにおいて、前記検出部は、前記撮像範囲について、第１タイミングでの温度である第１温度と、前記第１タイミングから所定時間経過後の第２タイミングでの温度である第２温度とを検出し、前記判断部は、前記第２温度と前記第１温度との差分が、予め定めた閾値より大きい場合に異常と判断するものとしてもよい。こうすれば、通常の使用における冷凍保存容器表面の温度の高低によらず、冷凍保存容器の異常を容易に検出できる。

（５）こうした監視システムにおいて、前記撮像範囲に存在する冷凍保存容器を個別に認識する認識部と、前記判断部が、前記異常が発生したと判断したとき、前記検出の結果が所定の条件を満たした位置の冷凍保存容器を、前記認識部の認識結果を用いて特定する特定部とを備えるものとしてもよい。こうすれば、冷凍保存容器を個別に認識するので、異常が生じた冷凍保存容器を個別に認識することができる。認識部は、サーモグラフィとは別に設けた撮像手段などによって実現してもよいし、予め冷凍保存容器を保管する場所を区画しておき、その区画とサーモグラフ上のエリアとを対応付けて記憶しておくことで実現してもよい。

（６）こうした監視システムにおいて、前記認識部は、前記撮像範囲の映像を撮像する撮像部を有し、前記撮像した映像を解析して、前記撮像範囲に存在する前記冷凍保存容器を個別に認識するものとしてもよい。サーモクラフィが撮像する範囲の映像を撮像しているので、どの冷凍保存容器が何処に置かれているかを容易に認識することができる。

（７）こうした監視システムにおいて、更に、前記判断部が前記異常が発生したと判断したとき、予め登録した登録先に、前記異常の発生を報知する報知部を備えるものとしてもよい。こうすれば、予め登録した登録先に異常の発生を報知するので、異常に対する対応をとることが容易となる。

（８）こうした監視システムにおいて、前記冷凍保存容器は、受精卵を保存する容器であるものとしてもよい。受精卵は、不妊治療に用いられる重要な対象であるため、こうした監視システムにより、異常の発生を確実にかつ素早く行なうことは、治療に確実性を高めることに資する。

（９）本開示の第２の態様として、冷凍用液体を用いた冷凍保存容器の監視方法が提供される。この監視方法は、前記冷凍保存容器が存在するとして定められた撮像範囲の熱分布の画像であるサーモグラフを取得し、前記サーモグラフを解析して、前記撮像範囲の温度を検出し、前記検出の結果が予め定めた条件を満たす場合、前記冷凍保存容器に異常が生じたと判断する。こうすれば、監視システムと同様の効果を奏し得る。

本開示は、これらの態様に限らず、冷凍保存容器の異常の報知装置、報知方法や、冷凍保存容器の保全装置、保全方法、あるいは、コンピュータにより冷凍保存容器の監視を実現するプログラムなど、他の態様でも実施できることはもちろんである。

第１実施形態の監視システムの全体構成を示す概略構成図。 第１実施形態の監視対象となる冷凍保存容器の外観を示す説明図。 監視対象となる冷凍保存容器の内部の状態を示す説明図。 監視システムにおいて実行される容器異常検出処理ルーチンを示すフローチャート。 サーモグラフィの一例を示す説明図。 サーモグラフィの他の一例を示す説明図。 液体窒素が漏れた場合のサーモグラフィの一例を示す説明図。 冷凍容器保管スペースを区画する一例を示す説明図。 冷凍容器保管スペースを区画する他の例を示す説明図。 第２実施形態の監視システムの全体構成を示す概略構成図。 第２実施形態の監視システムにおいて実行される容器異常検出処理ルーチンを示すフローチャート。 第３実施形態の監視システムの全体構成を示す概略構成図。 第３実施形態において用いられる冷凍容器用のタグの構成を示す説明図。 タグの他の構成例を示す説明図。

Ａ．第１実施形態：
（１）装置構成：
第１実施形態の監視システム１０は、図１に示すように、研究室や胚培養室の一角に設けられた冷凍容器保管スペース２０に置かれた複数の冷凍保存容器を監視するシステムである。この例では、符号ＦＣ１〜ＦＣ５として示した５台の冷凍保存容器ＦＣ１〜ＦＣ５が監視の対象となっている。５台の冷凍保存容器を特に区別して扱う必要がない場合には、単に冷凍保存容器ＦＣとして記載する。

この監視システム１０は、監視処理を行なう制御装置４０、ディスプレイ５２を備えたサーモグラフィ５０から構成されている。制御装置４０は、予め用意されたプログラムによって算術論理演算を行なう周知のＣＰＵ４１、プログラムやデータを記憶するメモリ４３，サーモグラフィ５０が接続された入力部４５、ネットワークＮＷを介して携帯端末８０と通信するための通信部４７等を備える。メモリ４３には、６４０×４８０程度の配列を記憶するエリアが用意されている。この配列には、後述するように、サーモグラフィ５０によって検出した冷凍容器保管スペース２０の温度が、６４０×４８０のエリアに分けて記憶される。また、ＣＰＵ４１は、後述する容器異常検出処理を実行することにより、サーモグラフィ５０の出力であるサーモグラフを解析し、サーモグラフィ５０が撮像した範囲の温度を検出する検出部、および検出の結果が予め定めた条件を満たす場合、冷凍保存容器ＦＣに異常が生じたと判断する判断部としても働く。

サーモグラフィ５０は、物体から放射される赤外線を分析し、熱分布を図として表した画像（サーモグラフ）に変換する。赤外線は絶対零度（ケルビン温度０度Ｋ）以上のすべての物質から放射されており、絶対温度の４乗に比例して赤外線量が増える。サーモグラフィ５０の内部には、対象からの赤外線を透過し、赤外線による像を結像させる光学系と、この結像位置に配置され、赤外線量を検出する二次元のセンサと、が設けられている。サーモグラフィ５０は、撮像範囲に存在する対象の温度を赤外線量として検出し、赤外線量の多寡を可視光に変換する。本実施形態で用いるサーモグラフィ５０は、対象の温度として、ケルビン温度１５０〜３５０度（摂氏約−１２３〜１２３度）の範囲を測定可能で有り、温度が低いほど青色の画像として、高いほど赤色の画像として、これを表現する。熱分布を色により表現した画像は、サーモグラフィ５０の本体背面に設けられたディスプレイ５２に表示される。また、この表示画像を表わす映像信号ＴＧＳが、制御装置４０に出力される。従って、サーモグラフィ５０からの映像信号ＴＧＳを解析すれば、撮像した範囲の温度分布を知ることができる。なお、ディスプレイ５２は、制御装置４０に設けられていてもよいし、監視システム１０の機能としては、なくてもよい。

図２Ａは、冷凍容器保管スペース２０に置かれる冷凍保存容器ＦＣを示す側面図、図２Ｂは、冷凍保存容器の内側を模式的に示す説明図である。冷凍保存容器ＦＣは、冷凍用液体の一つである液体窒素を収容する本体ＦＦ、本体ＦＦの開口部ＯＰ、キャップＣＰを備える。冷凍保存容器ＦＣの内部には、保存しようとする対象を収容したキャニスタＣＮが複数本収容される。キャニスタＣＮの内部には、凍結された受精卵を収容した複数のケーンが更に収容されている。図２Ａ，図２Ｂに示したように、本体ＦＦのキャップＣＰを開け、開口部ＯＰからキャニスタＣＮを出し入れできる。

本体ＦＦの壁面および底面には、真空断熱するための空隙が設けられている。従って、冷凍保存容器ＦＣに液体窒素を入れて、キャップＣＰを締めると、液体窒素の液相部分はもとより、その上部に形成される気相部分も、およそ−１７０度から−１８０度に保たれる。キャップＣＰも断熱構造を備え、開口部ＯＰに取付けられる。本体ＦＦ内に収容された液体窒素は、蒸発により少しずつ気化するから、キャップＣＰは、液体窒素の漏出を妨げつつ、容器内部の圧力を正常の範囲に保つように、気化した低温の窒素の僅かな排出を許容する。このような気化した窒素の排出の許容は、冷凍保存容器ＦＣとしては、正常な機能である。

冷凍保存容器ＦＣ１〜ＦＣ５の利用者は、必要に応じてキャップＣＰを開けて、キャニスタＣＮを内部に収容して保管し、あるいは保管中のキャニスタＣＮを取り出して、キャニスタＣＮ内部に保管していたケーン内の受精卵を取り出すなどの作業を行なう。また、気化によって液体窒素が所定量以上失われた場合には、液体窒素の補充も行なう。

（２）監視処理：
次に、監視システム１０が行なう監視動作を、図３に示した容器異常検出処理を用いて説明する。図３に示した容器異常検出処理ルーチンは、制御装置４０により実行される処理である。制御装置４０は、電源が投入され、監視の開始が指示されると、図３に示した処理ルーチンを開始する。

処理が開始されると、制御装置４０はまずサーモグラフィ５０からサーモグラフを取得する（ステップＳ１００）。サーモグラフは、サーモグラフィ５０からの映像信号ＴＧＳを解析することにより取得できる。サーモグラフを取得すると、次にステップＳ１１０ｓからＳ１１０ｅまでの処理を繰り返す。この繰り返しの処理は、取得したサーモグラフを、例えば６４０×４８０などのエリアに分割し、このサーモグラフの左上を原点として、サーモグラフを構成する全エリアを順に走査しながら繰り返される。各エリアについて、サーモグラフから温度を取得し、各エリアに対応してメモリに用意された配列に保存する（ステップＳ１２０）。配列は、６４０×４８０のエリアに対して一組用意してもよいし、複数組用意し、時系列的に温度を記憶してもよい。

サーモグラフの６４０×４８０に分割した全エリアについて温度を配列に保存すると、ステップＳ１１０ｓからＳ１１０ｅまでの繰り返し処理を終了し、温度異常があったかの判断を行なう（ステップＳ１３０）。この異常の判断としては、種々の手法が考えられる。例えば、
［１］メモリ４３の配列に記憶した各エリアの温度を読み出し、予め定めた温度以下の領域が存在する場合、温度異常と判断する、予め定めた温度とは、冷凍保存容器が置かれる場所の最低温度として予め設定された温度でもよいし、環境温度のように変化する温度であってもよい；
［２］メモリ４３の配列に記憶した各エリアの温度を読み出し、時系列的に記憶した以前の温度と比較し、一定以上の温度低下を生じたエリアがあれば、温度異常と判断する；
［３］上記［１］と［２］とを組み合わせ、予め定めた温度以下でかつ以前の温度から一定以上の温度低下を生じたエリアがあれば、温度異常と判断する；
などが考えられる。

図４は、サーモグラフの一例を示す説明図である。冷凍容器保管スペース２０を斜め上から撮像したサーモグラフには、５つの冷凍保存容器ＦＣ１〜ＦＣ５に対応した第１温度の領域ＴＺ１が映っている。この第１温度の領域ＴＺ１は、シングルのハッチで示した領域である。この領域ＴＺ１は、冷凍保存容器ＦＣ１〜ＦＣ５の存在領域とほぼ一致している。冷凍保存容器ＦＣは、真空断熱されているので、内部に液体窒素が収容されているものも、容器本体ＦＦの表面は、冷凍容器保管スペース２０の室温と同等か、あるいは僅かに低い第１温度に保たれている。温度差がない場合は、第１感度の領域ＴＺ１は、冷凍保存容器ＦＣの周りにも連続して拡がっている。また、各冷凍保存容器ＦＣのキャップＣＰの周辺は、第１温度と同等か、あるいは第１温度より低い第２温度になっている。この第２温度ＴＺ２の領域を、図４には、ダブルハッチにより示した。従って、冷凍保存容器ＦＣ１〜ＦＣ５のいずれにも異常がなければ、サーモグラフには、第１温度領域ＴＺ１のみか、あるいは第１温度領域ＴＺ１と第２温度領域ＴＺ２が存在する状態かのいずれかの状態となっている。

これに対して、上述したように、異常判断として［１］、つまり例えば図４に領域ＴＥとして示したように、摂氏０℃以下の領域が存在すると判断した場合には、温度異常ありと判断する。こうした状態は、例えば冷凍保存容器ＦＣ３のキャップＣＰに亀裂などが生じた場合に起こりえる。亀裂から、まだ十分に温度の低い気体としての窒素が漏出しているため、そのエリアが、摂氏０℃以下となっている。なお、６４０×４８０エリアの１つでも摂氏０℃以下となっていれば、摂氏０℃以下の領域が存在する温度異常であると判断してもよいし、少なくとも上下左右のいずれかに連続する２エリア、あるいは３エリア以上が摂氏０℃以下となった場合に、温度異常の領域があると判断するものとしてもよい。

温度異常があると判断した場合（ステップＳ１３０：「ＹＥＳ」）には、異常を報知する処理を行なう（ステップＳ１６０）。異常の報知は、通信部４７から携帯端末８０に対して、異常を知らせるメールを送信するといった手法により実現する。この例では、制御装置４０は、温度異常を検出すると、予め設定したメールアドレスに温度異常の発生を知らせるメールを送信する。このメールには、例えば「冷凍容器保管スペースで温度異常が検出されました」というテキストや、温度異常検出の時刻や、異常と判断した温度等のうちの少なくとも１つが掲載されてもよい。もとよりステップＳ１００で取得したサーモグラフをメールに添付してもよい。こうしたメールは、インターネットのような広域ネットワークＮＷを介して送信されるので、携帯端末８０の使用者がどこにいても、つまり冷凍容器保管スペース２０が設けられた研究施設の内外のどこにいても、異常報知を受け取ることができる。こうしたメールに、サーモグラフが添付されていれば、異常報知のメールを受け取った者は、サーモグラフを読み取って、異常の程度、つまり異常が生じた各冷凍保存容器ＦＣの数や窒素漏れの程度などを知ることも可能である。なお、異常報知は、メールに限らず、架電によってもよく、あるいは警報音やフラッシュライトの点灯、研究施設の保安部門への通知などであっもよく、またこれらを任意に組み合わせてもよい。

異常報知を行なった後（ステップＳ１６０）、または温度異常なしと判断した場合（ステップＳ１３０：「ＮＯ」）は、取得したサーモグラフをメモリ４３に保存し（ステップＳ１７０）、更に処理を終了して良いか判断し（ステップＳ１９０）、明示的な終了の指示がなければ、ステップＳ１００に戻って上記の処理を繰り返す。サーモグラフを保存するのは、後で異常の原因などを検討する際の資料とするためである。サーモグラフは画像データであるため、経時的に保存することで、メモリ４３の容量が不足する場合には、タイムスタンプの古いサーモグラフから順に削除すればよい。温度異常ありと判断されたサーモグラフの前後、特に時間的に前の一定期間にわたるサーモグラフが残されていれば、異常発生の検証に資することができる。

以上説明した第１実施形態によれば、液体窒素などの液相の冷却媒体を用いた複数の冷凍保存容器ＦＣの異常を容易に検出することができる。異常の検出に、それぞれの冷凍保存容器ＦＣの重さを個別に量ったりする必要がない。また検出を非接触で行なえるので、冷凍保存容器ＦＣの移動なども容易である。更に、監視する冷凍保存容器ＦＣの配置の変更や増設などに容易に対応できる。こうした冷凍保存容器ＦＣは、何日かに一度、液体窒素を補充する必要があり、補充のたびに移動させることも少なくない。また、保存すべき受精卵等の数が増減して、冷凍保存容器ＦＣを増減することも生じる。こうした場合でも、本実施形態の監視システム１０によれば、冷凍保存容器ＦＣ毎にいちいち検出装置を取り外したり、新たに取り付けるといった手間を要しない。

更に、本実施形態では、異常を検出すると、メールにより使用者（管理者）に異常報知するので、施設の管理者等がどこにいても素早く対応することができる。この結果、早期に対応できるので、冷凍保存容器ＦＣ内部の温度が上昇して、保存している受精卵等の毀損を回避しやすくなる。受精卵や採取あるいは培養された細胞、細菌などは一旦失われれたり、常温に戻って活動を再開したりした場合、取り返しがつかない。したがって、早期に対応して、こうした事態を回避できる意義は大きい。

以上説明した第１実施形態では、サーモグラフィ５０により検出した冷凍容器保管スペース２０温度分布を小さなエリアに分けて取得・保存し、幾つかのエリアが所定の温度以下となっていれば異常と判断した。これに対して、例えば図５Ａ、図５Ｂに示すように、温度変化により異常の発生を判断してもよい。図５Ａは、所定のタイミングｔ１でのサーモグラフの一例を、図５Ｂは、その後、所定時間経過したタイミングｔ２でのサーモグラフの一例を示す。この例では、タイミングｔ１からｔ２までは、約５分に設定されている。図５Ａに例示したサーモグラフから、冷凍保存容器ＦＣ２のキャップＣＰ周辺の領域ＴＺ３は、その周りの領域ＴＺ１とほぼ同じ温度かあるいは幾分低い温度ＴＣ１であることが読み取れる。これに対して、図５Ｂに例示したサーモグラフでは、冷凍保存容器ＦＣ２のキャップＣＰ周辺の領域ＴＺ４は、図５Ａより、低い温度ＴＣ２に変化していることが読み取れる。この両者の温度変化、ΔＴ＝ＴＣ１−ＴＣ２が予め定めた閾値Ｔｈｃを上回っていれば、異常と判断する。こうすれば、冷凍容器保管スペース２０が常温施設か低温倉庫かといった環境温度に大きな違いがあっても、特に設定することなく、冷凍保存容器ＦＣの異常を検出することができる。

（３）変形例：
上述した第１実施形態では、冷凍保存容器ＦＣの冷却媒体漏れによる異常の犬種を行なうことができるが、冷凍容器保管スペース２０に置かれたいずれの冷凍保存容器ＦＣに異常が生じたかは報知しない構成とした。これに対して、いずれの冷凍保存容器ＦＣに異常が生じたかを併せて報知するものとしてもよい。このためには、次のようにすればよい。

［１］サーモグラフィ５０が監視している領域に、冷凍保存容器ＦＣを置く場所を予め設定する。例えば、冷凍容器保管スペース２０の真上、天井付近にサーモグラフィ５０を設け、冷凍容器保管スペース２０の床面に、図５Ｃに例示したように、冷凍保存容器ＦＣの保管場所を示すマーキングを施しておく。冷凍保存容器ＦＣの保管場所は、図５Ｃに示したように、二次元的に区画ＤＡを配列したものでもよいし、一列に配列するといったものでもよい。二次元的な配列としては、ハニカム状の配置であってもよい。
［２］冷凍保存容器ＦＣを保管しようとする者は、マーキングされた所定の位置に冷凍保存容器ＦＣを置いて保管する。マーキングが、数字や文字のように、序列を有する符号を含む場合には、冷凍保存容器ＦＣを、符号の昇順また降順に並べて保管することも好ましい。もちろんマーキングされた場所に置くのであれば、並び順は自由であっても差し支えない。

［３］制御装置４０が撮像するサーモグラフのどの領域が、マーキングされたどの位置に相当するかを、予め紐付けておく。サーモグラフィ５０は、固定されているので、一旦設置すれば、撮像範囲は決定されるので、撮像されたサーモグラフの領域と、マーキングされた場所とを一対一に対応づけることは容易である。具体的には、分割エリアのどこが冷凍容器保管スペース２０のどこに対応しているかを、メモリ４３に記憶する。この作業は、監視システム１０の管理者がマニュアルで行なってもよいし、冷凍容器保管スペース２０の床面に室温より高い温度に発熱するテープ状のヒータを配置してマーキングとし、これを撮像することで、冷凍容器保管スペース２０のマーキングを自動登録するようにしてもよい。登録を一度だけ行なうのであれば、発熱体（使い捨てカイロやお湯の入った容器など）を冷凍容器保管スペース２０のマーキングされた各領域に順次おいて、サーモグラフィ５０による撮像を繰り返し、登録するようにしてもよい。

［４］図３に示した容器異常検出処理ルーチンにおいて、異常報知（ステップＳ１６０）を行なう際、異常を検出した分割エリアが、冷凍容器保管スペース２０の何処に対応しているかを、メモリ４３を参照して認識し、異常報知の際に、「○○に置かれた冷凍保存容器ＦＣに異常が検出されました」といった報知を行なう。なお、冷凍容器保管スペース２０に冷凍保存容器ＦＣを保管する際に、マーキングされたどの区域に、どの冷凍保存容器ＦＣを置いたかを、制御装置４０に登録するものとすれば、異常報知に、どの冷凍保存容器ＦＣに異常を検出したかという情報を含ませることも可能である。

以上説明した変形例では、サーモグラフィ５０のみを用いても、異常発生の有無のみならず、少なくともどの場所の冷凍保存容器ＦＣに異常が生じたかを報知することができる。なお、冷凍容器保管スペース２０の異常監視は、冷凍容器保管スペース２０の上部からの監視に限らず、水平方向からの監視とすることも可能である。例えば図５Ｄに例示するように、冷凍容器保管スペース２０における冷凍保存容器ＦＣの配置を、壁面にそって一列に行なうものとし、これを正面からサーモグラフィ５０により撮像するものとしてもよい。図５Ｄでは、冷凍容器保管スペース２０は、壁面に設けられた区画壁ＰＷで区切っており、床面のマーキングなどは施していない。この場合でも、サーモグラフィ５０により撮像されたサーモグラフのどの分割エリアがどの保管場所の区画ＤＡに対応するかを紐付けて、メモリ４３に記憶しておけばよい。

こうした手法の他、冷凍保存容器ＦＣを置く場所を予め設定するのであれば、サーモグラフィ５０による撮像範囲とほぼ重なるような画像をカメラで一度撮像し、メモリ４３に保存しておき、異常報知（図３、ステップＳ１６０）の際に、異常を検出した際のサーモグラフと共に、予め撮像しておいた冷凍容器保管スペース２０の画像を、メール等に添付して送信するものとしてもよい。こうすれば、異常報知を受けた管理者は、異常を検出した際のサーモグラフと予め保管場所を写した画像とを見比べることで、異常が生じた冷凍保存容器ＦＣを認識することができる。

Ｂ．第２実施形態：
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態の監視システム１０Ａは、第１実施形態と同様のハードウェア構成を備えるが、図６に示したように、サーモグラフィ５０に加えてカメラ６０を備え、カメラ６０の映像信号ＭＶＳを、制御装置４０の入力部４５に入力している点で、第１実施形態と異なる。第１実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、その説明は省略する。

カメラ６０は、サーモグラフィ５０が冷凍容器保管スペース２０おいて撮像している範囲とほぼ同一の範囲を撮像可能であり、撮像した画像を、制御装置４０の求めに応じて、映像信号ＭＶＳとして出力可能である。制御装置４０は、容器異常検出処理において、この映像信号ＭＶＳを参照する。第２実施形態における容器異常検出処理ルーチンを、図７に示した。図示した容器異常検出処理ルーチンは、第１実施形態の処理ルーチン（図４）とほぼ同一であり、ステップＳ１４０，Ｓ１５０を備えること、ステップＳ１７０に代えて、ステップＳ１７５の処理を行なう点で相違する。従って、これらの相違点を中心に、第２実施形態での容器異常検出処理について説明する。

第２実施形態でも、サーモグラフィ５０を用いたサーモグラフの取得、６４０×４８０に分割されたサーモグラフからの各エリアの温度取得と配列への保存、その後の温度異常の判定が行なわれる（ステップＳ１００〜Ｓ１３０）。温度異常の判定は、第１実施形態と同様である。温度異常ありと判断されると（ステップＳ１３０：「ＹＥＳ」）、制御装置４０は、入力部４５介して、カメラ６０に指示を出し、冷凍容器保管スペース２０を撮像させ（ステップＳ１４０）、カメラ６０が撮像した画像から異常が発生した冷凍保存容器ＦＣがいずれの容器であるかを認識する（ステップＳ１５０）。この異常が発生した冷凍保存容器ＦＣの認識とは、撮像した画像とサーモグラフとを重ね合わせ、どの冷凍保存容器ＦＣが温度異常となったかを認識するものである。サーモグラフでは、特定のエリアの温度か所定の温度以下になったとか、あるいは温度変化が予め定めた閾値を上回ったなどの条件により、異常の検出を行なうが、サーモグラフにおける温度分布の形状自体は、冷凍保存容器ＦＣの形状とは必ずしも一致しない。そこで、ステップＳ１５０では、サーモグラフに撮像した画像を重ね合わせることにより、温度異常を判定したエリアがどの冷凍保存容器ＦＣに対応しているかを判断する。これにより、冷凍容器保管スペース２０おけるどの冷凍保存容器ＦＣに温度異常が生じたかを容易に知ることができる。

そこで、異常報知（ステップＳ１６０）を行なった後、サーモグラフおよび撮像した画像をメモリ４３に保存する（ステップＳ１７５）。こうすることで、第２実施形態の監視システム１０Ａでは、第１実施形態と同様の作用効果を奏する上、更に温度異常が発生した場合、どの冷凍保存容器ＦＣに問題が生じたかを容易に知ることができる。このために、異常報知（ステップＳ１６０）の際にサーモグラフのみならず、撮像した画像もメールに添付して送信すると言ったことも望ましい。こうすれば、異常報知を受け取った使用者は、どの冷凍保存容器ＦＣに問題が生じたかを、異常報知によって理解でき、一層的確な対応をとることができる。

上記第２実施形態では、冷凍容器保管スペース２０の映像は、カメラ６０により撮像したが、ヒデオカメラを用い、動画として撮影してもよい。また、上記実施形態では、温度異常があると判断したときにカメラ６０による冷凍容器保管スペース２０の撮像を行なわせたが、カメラ６０、予め定めたインターバル、例えば約５分間隔で撮像を継続しているものとし、温度異常が検出された場合に、直近の画像を用いて、温度異常が生じた冷凍保存容器ＦＣを認識するものとしてもよい。また、ステップＳ１７５においては、温度異常の検出の前後の複数の画像を保存するものとしてもよい。

Ｃ．第３実施形態：
次に、第３実施形態の監視システム１０Ｂについて、説明する。第３実施形態の監視システム１０Ｂは、図８に示したように、次の３点で、第１実施形態と相違する。
〈１〉サーモグラフィ５０が冷凍容器保管スペース２０を斜め情報から撮像するのではなく、冷凍容器保管スペース２０のほぼ真上から撮像するように配置されていること、
〈２〉各冷凍保存容器ＦＣ１〜ＦＣ５に、タグＴＧが取り付けられること、
〈３〉冷凍容器保管スペース２０に設置された冷凍保存容器ＦＣのタグＴＧとの間で信号をやり取りする送受信装置７０が、サーモグラフィ５０の近傍に設けられていること。

第３実施形態の監視システム１０Ｂで用いられるタグＴＧは、ワイヤＴＬを用いて、冷凍保存容器ＦＣの開口部ＯＰに取り付けられる。このタグＴＧの内部には、図９に示すように、通信装置９０が設けられている。通信装置９０は、全体を制御するＣＰＵ９１，タグ毎に異なる固有番号（ＩＤ）を記憶したＩＤ記憶部９２、無線通信を行なう通信部９３、発光用のＬＥＤ９５、通信装置９０全体の電力を供給するバッテリ９８を備える。

送受信装置７０は、タグＴＧの通信装置９０に設けられた通信部９３と無線通信によりデータのやり取りが可能である。無線通信としては、ＷｉＦｉ（登録商標）またはブルートゥース（登録商標）が採用される。第３実施形態では、第２実施形態での容器異常検出処理とほぼ同様の処理を行なうが、以下の点で処理内容が異なる。
〈４〉温度異常があると判断した場合、冷凍容器保管スペース２０を撮像する代わりに、送受信装置７０とタグＴＧとを用いて、異常容器認識処理（図７、ステップＳ１５０）を行なう、
〈５〉異常報知（ステップＳ１６０）の際に、異常が生じた冷凍保存容器ＦＣがいずれのタグＴＧを付けた容器かを報知する、
〈６〉データをメモリ４３に保存する際（ステップＳ１７５）、サーモグラフと異常が生じ冷凍保存容器ＦＣ番号と保存する。

異常容器認識処理は、以下の手順で行なわれる。
［１］この監視システム１０Ｂの利用者は、冷凍容器保管スペース２０に冷凍保存容器ＦＣを置く度に、その冷凍保存容器ＦＣにタグＴＧを取り付け、スイッチ（図示省略）をオンにして、タグＴＧ内部の通信装置９０を起動する。通信装置９０は、起動すると、短い時間ＬＥＤ９５を点灯するようにして、各タグＴＧが正常に動作を開始したことを確認できるようにしてもよい。
［２］制御装置４０と送受信装置７０は信号ＩＤＳをやり取りし、送受信装置７０から冷凍容器保管スペース２０に向けて、応答を求める信号を送信する。このタイミングは、所定のインターバルで繰り返し行なうタイミングでもよいし、温度異常が検出されたタイミングでもよい。このとき、制御装置４０は、管理しているタグＴＧのＩＤを付けて、各タグＴＧに対して、順次応答を求める信号を出力する。
［３］冷凍容器保管スペース２０に置かれた各冷凍保存容器ＦＣに取り付けられたタグＴＧ１〜ＴＧ５は、この信号を受け取ると、信号に含まれるＩＤを取得し、記憶部９２に記憶された自己のＩＤと付き合わせる。
［４］信号に含まれていたＩＤと自己のＩＤとが一致すると判断したタグＴＧの通信装置９０は、信号に応答して、送受信装置７０にレスポンスを返し、かつＬＥＤ９５を点灯する。
［５］ＬＥＤ９５が点灯すると、その周囲の温度は上昇するので、サーモグラフィ５０により、いずれの場所の容器が、そのＩＤを記憶したものかを知ることができる。タグＴＧを取り付けた各冷凍保存容器ＦＣの位置が認識されたら、制御装置４０は、送受信装置７０を介して信号ＩＤＳを送信し、そのＩＤの通信装置９０に指示してＬＥＤ９５を消灯する。
［６］上記の処理を、制御装置４０が管理している全てのタグについて繰り返す。管理しているタグＴＧが１０個あり、冷凍容器保管スペース２０では、そのうちの５コが用いられ、電源がオンにされているとすれば、総てのＩＤについて、上記処理を行なうことで、そのうち５個のＩＤに対応するタグＴＧのＬＥＤ９５が点灯し、ＬＥＤ９５の温度上昇を利用して、サーモグラフによりその位置が特定される。その結果、各冷凍保存容器ＦＣの位置とタグＴＧのＩＤとが、対応付けられる。

この状態で、温度異常ありと判断されると、制御装置４０は、サーモグラフから検出した温度異常の位置と、上記［６］で対応付けた冷凍保存容器ＦＣとタグＴＧのＩＤとの関係から、いずれのタグＴＧが付けられた冷凍保存容器ＦＣに温度異常が生じたかを認識し（図７、ステップＳ１５０）、これを使用者に報知する（ステップＳ１６０）。また、第３実施形態では、このとき、温度異常が検出された冷凍保存容器ＦＣに付けられたタグＴＧに対して、ＬＥＤ９５の点灯を指示し、バッテリ９８の電力の続く限り、ＬＥＤ９５を点灯状態に維持する。したがって、第３実施形態では、第１，第２実施形態と同様の作用効果を奏する上、更に、異常報知を受けた使用者もしくは使用者から連絡を受けた保安員や当直者が、冷凍容器保管スペース２０に駆けつけたとき、温度異常の生じた冷凍保存容器ＦＣをすぐに識別して対応をとることができる。なお、ＬＥＤ９５の点灯は、数秒に１回といった間歇点灯にして、バッテリ９８の電力消費を抑えてもよい。

上記第３実施形態では、タグＴＧ１〜ＴＧ５を取り付けた冷凍保存容器ＦＣ１〜ＦＣ５が何処に置かれているかを認識するために、ＬＥＤ９５を設け、タグＴＧに記憶されたＩＤを用いて特定のタグＴＧのＬＥＤ９５を点灯させた。こうした光学的な位置の認識に代えて、電波の指向性を利用して、タグＴＧの位置を認識するようにしてもよい。あるいは、例えば図１０に示すように、タグＴＧの表面に、番号や文字などの符号ＮＭを表記し、第２実施形態で用いたカメラ６０によりこのタグを撮像し、符号を文字認識することで、どのタグＴＧがどこに置かれた冷凍保存容器ＦＣに取り付けられているかを認識するものとしてもよい。この場合には、タグＴＧに通信装置９０を設ける必要がなく、装置構成を簡略化できる。

しかも、タグＴＧに書かれた文字や符号を認識し、これを異常報知のメールなどに記載すれば、使用者は、異常が生じた冷凍保存容器ＦＣの置かれた場所だけでなく、どのような対象を保存した冷凍保存容器であるかまで、特定することができ、異常に対する対応をきめ細かく行なうことができる。

Ｄ．他の態様：
上記実施形態では、サーモグラフィ５０が撮像したサーモグラフを６４０×４８０のエリア２分割して、各エリアの温度などを検出し、これを配列に記憶して、温度異常の判断、後でまとめて行なったが、環境温度から一定温度以上低い場合に温度異常が発生していると判断するのであれば、分割されたエリア毎の異常の判断を行なってもよい。また、サーモグラフの分割は、６４０×４８０に限らす、撮像画像の大きさや分解能から適宜定めればよい。また、サーモグラフを原点（例えば、画像左上）から順次処理を行なうのではなく、サーモグラフ内の最も温度の低いエリアからその周辺に向けて順次判断するものとしてもよい。

上記の各実施形態では、液体窒素を用いた冷凍保存容器を想定したが、液体酸素や他の極低温液体を用いた冷凍保存容器を用いることも差し支えない。サーモグラフィ５０は、天井付近に設け、冷凍容器保管スペース２０に置かれる各冷凍保存容器ＦＣの温度分布を認識できればよく、冷凍容器保管スペース２０に対して斜めでも真上からでも、撮像して差し支えない。もとよりサーモグラフィ５０を複数台設けて、冷凍容器保管スペース２０を分割して撮像してもよいし、少なくとも一部が重なる様に撮像し、検出精度の向上を図ってもよい。

異常の判断は複数の閾値を設けて行なってもよい。例えば第１実施形態におい、環境温度から摂氏１５℃低下したら異常と判断する場合において、環境温度から摂氏５℃低い温度を第２の閾値として用意し、これを検出した場合に、異常の報知ではなく、異常の可能性が生じていることの報知、いわば予備的報知を行なうようにしてもよい。こうすれば、報知を受けたものは、異常報知の可能性が一定上高まっていると判断し、予備の冷凍保存容器が存在するかとか、漏洩した液体窒素を補充するストックがあるかなど、異常の発生に備えた確認作業をしたり、異常が発生した場合に、所定時間以内に冷凍容器保管スペース２０に入って対応作業ができる作業者（本人を含む）を確保するなど、準備を行なうことができる。こうしておけば実際に異常が発生した場合に、迅速に対応することができる。

上記各実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよい。ソフトウェアによって実現されていた構成の少なくとも一部は、ディスクリートな回路構成により実現することも可能である。また、本開示の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。すなわち、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、データパケットを一時的ではなく固定可能な任意の記録媒体を含む広い意味を有している。

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

ＣＮ…キャニスタ、ＣＰ…キャップ、ＦＣ…冷凍保存容器、ＦＦ…容器本体、ＭＶＳ…映像信号、ＮＷ…広域ネットワーク、ＯＰ…開口部、ＴＧ…タグ、ＴＬ…ワイヤ、１０，１０Ａ，１０Ｂ…監視システム、２０…冷凍容器保管スペース、４０…制御装置、４１…ＣＰＵ、４３…メモリ、４５…入力部、４７…通信部、５０…サーモグラフィ、５２…ディスプレイ、６０…カメラ、７０…送受信装置、８０…携帯端末、９０…通信装置、９１…ＣＰＵ、９２…ＩＤ記憶部、９３…通信部、９５…ＬＥＤ、９８…バッテリ

Claims (14)

1. 冷凍用液体を用いた移動可能な冷凍保存容器の監視システムであって、
   前記冷凍保存容器が存在するとして定められた撮像範囲の熱分布を画像として取得するサーモグラフィと、
   前記サーモグラフィの出力であるサーモグラフを解析し、前記撮像範囲の温度を検出する検出部と、
   前記検出の結果が予め定めた条件を満たす場合、複数の冷凍保存容器のうちのいずれの冷凍保存容器に異常が生じたかを判断する判断部と
   を備え、
   前記判断部は、
   前記サーモグラフィが取得する前記熱分布の画像における位置と当該位置に置かれた前記冷凍保存容器との対応関係を予め紐付けておき、
   前記冷凍保存容器に異常が生じたとの判断の際に、前記検出の結果が予め定めた条件を満たす場合、前記対応関係の紐付けにしたがって、前記条件を満たした前記熱分布の画像における位置に置かれた冷凍保存容器を特定する
   監視システム。
2. 前記紐付けは、
   前記熱分布の画像における位置と冷凍保存容器が存在するとして定められた床面に付与されたマーキングとを対応づけ、
   前記マーキングされた位置に置かれた冷凍保存容器を登録しておくことで、前記異常が生じた冷凍保存容器を特定可能に紐付ける
   請求項１に記載の監視システム。
3. 前記判断部は、前記検出した温度が、予め定めた温度より所定温度以上低い場合に異常と判断する、請求項１または請求項２に記載の監視システム。
4. 前記予め定めた温度は環境温度である、請求項３に記載の監視システム。
5. 請求項１または請求項２に記載の監視システムであって、
   前記検出部は、前記撮像範囲について、第１タイミングでの温度である第１温度と、前記第１タイミングから所定時間経過後の第２タイミングでの温度である第２温度とを検出し、
   前記判断部は、前記第２温度と前記第１温度との差分が、予め定めた閾値より大きい場合に異常と判断する、
   監視システム。
6. 前記撮像範囲に存在する冷凍保存容器を個別に認識する認識部と、
   前記判断部が、前記異常が発生したと判断したとき、前記検出の結果が所定の条件を満たした位置の冷凍保存容器を、前記認識部の認識結果を用いて特定する特定部と
   を備えた、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の監視システム。
7. 冷凍用液体を用いた移動可能な冷凍保存容器の監視システムであって、
   前記冷凍保存容器が存在するとして定められた撮像範囲の熱分布を画像として取得するサーモグラフィと、
   前記サーモグラフィの出力であるサーモグラフを解析し、前記撮像範囲の温度を検出する検出部と、
   前記検出の結果が予め定めた条件を満たす場合、複数の冷凍保存容器のうちのいずれの冷凍保存容器に異常が生じたかを判断する判断部と
   前記撮像範囲に存在する冷凍保存容器を個別に認識する認識部と、
   前記判断部が、前記異常が発生したと判断したとき、前記検出の結果が所定の条件を満たした位置の冷凍保存容器を、前記認識部の認識結果を用いて特定する特定部と
   を備え、
   前記認識部は、前記冷凍保存容器に取り付けられたタグを用いて前記冷凍保存容器を個別に認識する、監視システム。
8. 前記冷凍保存容器に取り付けられた前記タグは、互いに識別可能なタグであり、前記監視システム側からの出力された応答を求める信号に応じて、前記信号に対応したタグのみが応答を返す回路と前記回路を動作させるバッテリとを備え、
   前記認識部は、前記タグから返された前記応答を検出して、前記タグを識別することにより、前記異常が発生したと判断した冷凍保存容器を特定する
   請求項７に記載の監視システム。
9. 前記タグは、更に、ＬＥＤを備え、
   前記認識部は、前記応答を検出したタグに対して信号を出力し、前記タグの前記ＬＥＤを点灯したままの状態にさせる、
   請求項８に記載の監視システム。
10. 前記認識部は、前記撮像範囲の映像を撮像する撮像部を有し、
    前記冷凍保存容器に取り付けられた前記タグは、互いに識別可能な符号が付されたタグであり、
    前記認識部は、前記撮像部により撮像した映像を解析して、前記タグに付された前記符号を認識することにより、前記撮像範囲に存在する前記冷凍保存容器を個別に認識して、前記異常が発生したと判断した冷凍保存容器を特定する、
    請求項７に記載の監視システム。
11. 前記判断部が前記異常が発生したと判断したとき、予め登録した登録先に、前記異常の発生した判断した前記冷凍保存容器に取り付けられた前記タグに付された前記符号を報知する報知部を備えた、請求項１０に記載の監視システム。
12. 更に、前記判断部が前記異常が発生したと判断したとき、予め登録した登録先に、前記異常の発生を報知する報知部を備えた、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の監視システム。
13. 前記冷凍保存容器は、受精卵を保存する容器である、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の監視システム。
14. 冷凍用液体を用いた移動可能な冷凍保存容器の監視方法であって、
    前記冷凍保存容器が存在するとして定められた撮像範囲の熱分布の画像であるサーモグラフを取得し、
    コンピュータによって、前記サーモグラフを解析して、前記撮像範囲の温度を検出し、
    前記検出の結果が予め定めた条件を満たす場合、複数の冷凍保存容器のうちのいずれの冷凍保存容器に異常が生じたかを、前記コンピュータによって判断し、
    前記コンピュータは、
    前記熱分布の画像における位置と当該位置に置かれた前記冷凍保存容器との対応関係を、予め紐付けておき、
    前記冷凍保存容器に異常が生じたとの判断の際に、前記検出の結果が予め定めた条件を満たす場合、前記対応関係の紐付けにしたがって、前記条件を満たした前記熱分布の画像における位置に置かれた冷凍保存容器を特定する
    監視方法。

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