JP7366730B2 - 補助冷却システム - Google Patents

Description

本発明は、補助冷却器、及び補助冷却システムに関する。

新薬の開発や医療の基礎研究では、血液、実験動物の精子、受精卵、細胞などの生物学的試料（単に「生体試料」、または「試料」という場合もある）が用いられている。生物学的試料は、常温では生物学的作用により劣化するため、凍結保存装置などにより凍結保存されるのが一般的である。凍結保存装置としては、液体窒素を用いた凍結保存装置が、長期間安定して保存できるため、広く用いられている。

特許文献１には、大型の凍結保存容器と、生体試料の収納ケースを凍結保存容器から取り出し、所定の高さ・位置まで移動させる自動昇降装置とを備えた凍結保存装置が開示されている。これにより、凍結保存容器から生体試料を出し入れする際、作業者が収納ケース等に触れることなく、安全かつ速やかに生体試料の取り出しが可能とされている。

特許第６３６８０３２号公報

ところで、凍結保存装置内の低温エリアに保存されている試料を出庫する場合、作業者はラックを引き上げて、ラックに収容されたボックスを取り出し、次いでボックスから目的の試料が入ったバイアルを取出す。ここで、ラックからボックスを取り出す際、低温雰囲気から取出した試料の昇温を防ぐ必要がある。そのため、作業者は、あらかじめ液体窒素やドライアイスなどを入れた容器（発泡スチロールや真空二重容器など）を用意し、その中にボックスを入れた後にバイアルを取出す作業を行う。

また、特許文献１の凍結保存装置では、試料を出庫する際、凍結保存容器内から自動でラックを引き上げるが、低温の試料を搬送する上部エリアは常温である。このため、凍結保存容器内の試料を常温エリアで操作すると、凍結された試料が昇温してダメージを受ける恐れがある。

このように、従来の凍結保存装置では、試料を出庫するたびに液化窒素やドライアイスを準備する作業を要し、煩雑であった。一方、試料を操作するエリア全体を常時低温に保持する場合、電気や液化窒素などエネルギー消費量が増大するという課題があった。また、試料の出庫時にあらかじめ操作するエリアを低温に保持すればよいとも考えられるが、出庫のタイミングは不定期であり、出庫の都度、常温から低温（例えば、－１００℃）に冷却するには膨大な時間を要するという課題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、エネルギー消費量が少なく、短時間で所定の領域に低温雰囲気を提供可能な補助冷却器、及び補助冷却システムを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を備える。
［１］ 冷却対象の周囲に近接又は接触するように配置される補助冷却器であって、
液体窒素が流通する容器を１以上備える、補助冷却器。
［２］ 前記冷却対象の側面の四方を覆う１つの前記容器を備える、前項［１］に記載の補助冷却器。
［３］ 前記冷却対象の側面の三方を覆う１つの前記容器を備える、前項［１］に記載の補助冷却器。
［４］ 前記冷却対象の側面と対向する、２以上の前記容器を備える、前項［１］に記載の補助冷却器。
［５］ 前記容器の前記冷却対象と対向する側の第１側面の高さが、前記第１側面と反対側の第２側面の高さよりも低い、前項［２］乃至［４］のいずれかに記載の補助冷却器。
［６］ 前記容器の前記冷却対象と対向する側の第１側面の上方に、１以上の開口を有する、前項［２］乃至［４］のいずれかに記載の補助冷却器。
［７］ 前記冷却対象の上面を覆う１つの前記容器を備える、前項［１］に記載の補助冷却器。
［８］ 冷却対象を載置する搬送テーブルと、
前記搬送テーブル上に位置する前項［１］乃至［７］のいずれかに記載の補助冷却器と、を備える、補助冷却システム。
［９］ 前記搬送テーブルが、当該搬送テーブルの上面から底面に向かって貫通する開口部を有し、
前記補助冷却器が、前記開口部の周囲に位置する、前項［８］に記載の補助冷却システム。
［１０］ 前記搬送テーブルの移動方向に沿って延在する冷気遮断板をさらに備え、
前記冷気遮断板は、前記開口部の下方に位置する、前項［９］に記載の補助冷却システム。
［１１］ 前記冷気遮断板が、当該冷気遮断板の上面から底面に向かって貫通する開口を有する、前項［１０］に記載の補助冷却システム。

本発明の補助冷却器、及び補助冷却システムは、エネルギー消費量が少なく、短時間で所定の領域に低温雰囲気を提供することが可能である。したがって、本発明の補助冷却器、及び補助冷却システムによれば、試料の昇温を抑制できる。

本発明の一実施形態である補助冷却器の構成の一例を示す側断面図である。 本発明の一実施形態である補助冷却器の構成の一例を示す平面図である。 本発明の補助冷却器の変形例の構成を示す平面図である。 本発明の補助冷却器の変形例の構成を示す平面図である。 本発明の補助冷却器の変形例の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態である補助冷却システムの構成を示す側断面図である。 本発明の一実施形態である補助冷却システム構成を示す平面図である。 本実施形態の補助冷却システム１１の構成部分を拡大した平面図である。 図８中に示すＡ－Ａ’線に沿った断面図である。 図８中に示すＢ－Ｂ’線に沿った断面図である。 本実施形態の補助冷却システム１１の動作を説明するための断面図である。 本実施形態の補助冷却システム１１の動作を説明するための断面図である。 補助冷却システムを構成する補助冷却器の変形例を示す断面図である。

以下、本発明を適用した一実施形態である補助冷却器の構成について、これを備える補助冷却システムと併せて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

＜補助冷却器＞
先ず、本発明を適用した一実施形態である補助冷却器の構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態である補助冷却器の構成の一例を示す側断面図である。また、図２は、本発明の一実施形態である補助冷却器の構成の一例を示す平面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態の補助冷却器１は、冷却対象Ｍの周囲に近接又は接触するように配置され、液体窒素Ｌが流通する容器１Ａを備える構成である。

冷却対象Ｍは、低温エリアに保存されているものであれば、特に限定されない。本実施形態では、冷却対象Ｍとして、複数のバイアル１１１が配列されている収納ボックス１１２を一例として説明する。

バイアル１１１は、生体試料などの試料を直接収容するための円筒状容器である。バイアル１１１は、生体試料などの試料を直接収容することができ、凍結保存容器１０２内の低温に耐えられるものであれば、樹脂、ガラス等種々の材質からなる容器を使用することができ、特に限定されない。

収納ボックス１１２は、バイアル１１１を配列した状態で収納する、直方体状の箱である。収納ボックス１１２としては、特に限定されないが、例えば、４８本、９６本の複数のバイアル１１１を２次元に並べて収納でき、収納ボックス１１２に収納したままバイアル１１１の底面に貼り付けられたバーコードを後述するバーコードリーダーにて読み取ることができるよう、収納ボックス１１２の底面が開口しているものであってもよい。

収納ボックス１１２は、収納ケース１１３に鉛直方向（以下、「Ｚ軸方向」と記載する場合がある）に並べて収納されている。

収納ケース１１３は、複数の収納ボックス１１２をＺ軸方向に並べて収納するための棚である。収納ケース１１３は、手動又は自動装置によって上部に設けられた取っ手１１３ａを把持し、Ｚ軸方向に上昇および下降させることができる。収納ケース１１３は、凍結保存容器１０２内に並べて収納されている。

凍結保存容器１０２は、複数の収納ケース１１３を内部に収容し、凍結保存するための容器である。凍結保存容器１０２としては、例えば、ステンレス鋼などからなる真空二重断熱容器を用いることができる。凍結保存容器１０２の内部に液体窒素などの低温液化ガスを満たすことにより、内部を低温状態に保持することができる。例えば、凍結保存容器１０２の底部付近まで、具体的には収納ケース１１３を載置する回転テーブル１２４の下まで液体窒素を満たすことにより、凍結保存容器１０２の内部の気相部を－１５０℃以下に保持することができる。

凍結保存容器１０２の上面には、開口部１２３が設けられている。この開口部１２３を介して、凍結保存容器１０２の内部空間と作業空間１０３とが連通されている。また、開口部１２３には、当該開口部を閉塞するキャップ（図示略）が設置可能とされている。

作業空間１０３は、図１に示すように、凍結保存容器１０２の上方に設けられており、開口部１２３を介して凍結保存容器１０２と連通している。なお、作業空間１０３は、筐体（図示略）によって囲まれた密閉空間であってもよい。密閉空間とされた作業空間１０３によれば、凍結保存容器２内から蒸発した窒素ガスや別途供給されるドライな空気や窒素ガスなどにより、例えば露点－４０℃以下、好ましくは露点－５０℃以下のドライ環境に維持することができる。また、作業空間１０３をドライ環境に維持することにより、作業空間１０３内での結露などを防止することができる。

載置台Ｐは、作業空間１０３に位置する。載置台Ｐは、凍結保存容器１０２から作業空間１０３に取り出した冷却対象Ｍ（すなわち、収納ボックス１１２）を載置するための場所である。本実施形態では、載置台Ｐが凍結保存容器１０２に支持されている形態を一例として説明するが、これに限定されない。

補助冷却器１は、冷却対象Ｍが載置される載置台Ｐの載置面上に配置される。具体的には、補助冷却器１は、冷却対象Ｍの周囲（あるいは、冷却対象Ｍが載置される予定の場所の周囲）に近接又は接触するように配置される。ここで、「近接又は接触するように」とは、補助冷却器１の冷熱が直接的又は間接的に冷却対象Ｍに伝達する位置関係であることを意味する。したがって、補助冷却器１と冷却対象Ｍとは、全体（全面）が接触していてもよいし、一部が接触し、残部が非接触であってもよいし、全体が非接触であってもよい。

補助冷却器１は、液体窒素Ｌが流通する容器１Ａを備える。
容器１Ａの形状は、図２に示すように平面視した際、冷却対象Ｍの側面の四方を覆う、枠状であることが好ましく、容器１Ａに囲まれた矩形の領域ができることが好ましい。換言すると、容器１Ａに囲まれた領域に冷却対象Ｍを載置できる。

また、容器１Ａの形状は、図１に示すように断面視した際、上面が開放していない筒状（筧状ともいう）である。なお、容器１Ａの形状（形態）は、筒状の容器に限定されるものではなく、内側に流通する液体窒素Ｌを所要時間貯留することが出来れば、上面の一部あるいは全部が開放する樋（とい）状であってもよい。また、補助冷却器１が振動した際に容器１Ａ内の液体窒素Ｌが溢れることを防ぐ観点から、後述する液体窒素Ｌの供給口以外は閉止されていることが好ましい。さらに、冷却対象Ｍと対向する、容器１Ａの内周壁の上面には、液体窒素Ｌが蒸発した冷窒素ガスを排出するための開口が設けられていてもよい。

容器１Ａの高さ（深さ）は、冷却対象Ｍに冷気を伝えられる程度に液体窒素Ｌを貯留できれば特に限定されないが、容器１Ａ内に貯留される液体窒素Ｌの液面が、冷却対象Ｍの高さよりも高いことが好ましい。容器１Ａの高さとしては、４０～６０ｍｍとすることができる。

容器１Ａには、液体窒素Ｌの供給口（図示略）が設けられている。これにより、図示略の液体窒素Ｌの供給源から所要量の液体窒素Ｌを容器１Ａ内に供給できる。
また、容器１Ａには、気化した液体窒素（窒素ガス）の排出口が設けられている。なお、容器１Ａの上面が開放している場合、別途排出口を設けなくてもよい。
さらに、容器１Ａには、容器１Ａに貯留される液体窒素Ｌの液面を計測する液面計が設けられていてもよい。

容器１Ａの材質は、特に限定されないが、液体窒素Ｌの冷熱を冷却対象Ｍに伝達する観点から、熱伝導率が高い金属（銅、アルミ、ステンレス等）が好ましい。
補助冷却器１は、容器１Ａの外側（すなわち、冷却対象Ｍに接触又は近接しない側面）を覆う断熱材を有していてもよい。これにより、補助冷却器１から作業空間１０３に冷熱が逃げないようにすることができる。

次に、本実施形態の補助冷却器１の使用方法の一例について、説明する。
凍結保存容器１０２からいずれかの試料を出庫する際、先ず、冷却対象Ｍが載置される載置台Ｐの載置面上に配置された補助冷却器１の容器１Ａに、容器１Ａ内に貯留される液体窒素Ｌの液面が所要の高さとなるまで、液体窒素Ｌを供給する。なお、容器１Ａ内に貯留される液体窒素Ｌの液面が所要の高さとなった後は、容器１Ａへの液体窒素Ｌの供給を停止してもよいし、流量を調節しながら連続的あるいは間欠的に供給を続けてもよい。

次に、凍結保存容器１０２の開口部１２３から目的の収納ケース１１３を作業空間１０３に手動で引き上げて、収納ケース１１３から目的の収納ボックス１１２を取り出す。次いで、取り出した収納ボックス１１２を、載置台Ｐの載置面上に配置された補助冷却器１の内側となるように載置する。一方、目的の収納ボックス１１２を取り出した後の収納ケース１１３を、開口部１２３から凍結保存容器１０２内に収容する。

次に、収納ボックス１１２から、目的の試料が入ったバイアル１１１を取り出す。
このように、本実施形態の補助冷却器１によれば、冷却対象Ｍである収納ボックス１１２の周囲のみを覆う容器１Ａに液体窒素Ｌを貯留するため、短時間で冷却対象Ｍの周囲のみに低温雰囲気を形成できる。これにより、取り出した収納ボックス１１２及び目的の試料が入ったバイアル１１１の昇温を抑制できる。

以上説明したように、本実施形態の補助冷却器１は、エネルギー消費量が少なく、短時間で所定の領域に低温雰囲気を提供することが可能である。したがって、本実施形態の補助冷却器１によれば、バイアル１１１中の試料の昇温を抑制できる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述した実施の形態の補助冷却器１では、容器１Ａが冷却対象Ｍの側面の四方を覆う１つの容器である構成を一例として説明したが、これに限定されない。例えば、図３に示すように、平面視した際、冷却対象Ｍの側面の三方を覆う１つの容器２１Ａを備える構成の補助冷却器２１であってもよい。補助冷却器２１によれば、開放された側面側から容器２１Ａの内側の領域に冷却対象Ｍを挿入しやすいという効果を奏する。

また、図４に示すように、平面視した際、冷却対象Ｍの側面と対向する、２つの容器３１Ａ，３１Ｂを備える構成の補助冷却器３１であってもよい。補助冷却器３１によれば、開放された側面側から容器３１Ａ，３１Ｂの内側の領域に冷却対象Ｍを挿入しやすいという効果を奏する。

また、図５に示すように、断面視した際、冷却対象Ｍの上面を覆うように（載置台Ｐの載置面と対向するように）支持された１つの容器４１Ａを備える構成の補助冷却器４１であってもよい。補助冷却器４１によれば、上述した補助冷却器２１，３１と同様に、開放された側面側から容器４１Ａの下方の領域に冷却対象Ｍを挿入しやすいという効果を奏する。また、補助冷却器４１によれば、容器４１Ａの冷気が下方へ移動しやすいため、冷却対象Ｍをより効果的に冷却することができる。

上述した補助冷却器１，２１，４１では、１つの容器を備える構成を一例として説明したが、これに限定されるものではなく、それぞれ２以上の容器を備える構成であってもよい。同様に、補助冷却器３１では、２つの容器３１Ａ，３１Ｂを備える構成を一例として説明したが、これに限定されるものではなく、３以上の容器を備える構成であってもよい。

＜補助冷却システム＞
次に、本発明の一実施形態である補助冷却システムの構成について、説明する。
図６は、本発明の一実施形態である補助冷却システムの構成の一例を示す側断面図である。また、図７は、本発明の一実施形態である補助冷却システム構成を示す平面図である。

図６及び図７に示すように、本実施形態の補助冷却システム１１は、少なくとも、冷却対象Ｍを載置する搬送テーブル１０５と、上記搬送テーブル１０５上に位置する補助冷却器１とを備えて、概略構成されている。また、補助冷却システム１１は、さらに冷気遮断板１０９を備える構成であってもよい。

具体的には、本実施形態の補助冷却システム１１は、自動搬送システムを備える既設の凍結保存装置１０１と、上述した補助冷却器１とを組み合わせて用いることができる。すなわち、本実施形態の補助冷却システム１１は、補助冷却器１と、凍結保存装置１０１の構成の一部である搬送テーブル１０５及び冷気遮断板１０９と、を備える。

凍結保存装置１０１は、目的の試料を低温領域から取り出した後、取り出し口まで自動で搬送する自動搬送システムを備えるものであれば、特に限定されない。自動搬送システムを備える凍結保存装置１０１としては、例えば、特許第６３６８０３２号公報に記載の凍結保存装置を用いることができる。

凍結保存装置１０１は、図６及び図７に示すように、凍結保存容器１０２と、第１昇降装置１０４と、搬送テーブル１０５と、押圧装置１０７と、第２昇降装置１０８と、冷気遮断板１０９と、識別装置１６２と、突き上げ部１６３と、これらを制御する制御装置（制御部）（図示略）と、制御装置への試料（バイアル１１１や収納ケース１１３）の入出庫情報について入出力を行うための入出力装置（図示略）とを備えて、概略構成されている。

凍結保存装置１０１は、制御装置（図示略）によって第１昇降装置１０４および押圧装置１０７を独立して駆動させることにより、凍結保存容器１０２内に保存されている目的の生体試料を自動で取り出すとともに、目的以外の生体試料の昇温を低減するものである。

図６に示すように、凍結保存装置１０１では、複数のバイアル１１１が配列されて収納ボックス１１２内に収納されており、さらに、収納ボックス１１２は収納ケース１１３に鉛直方向（以下、「Ｚ軸方向」と記載する場合がある）に並べて収納されている。バイアル１１１、収納ボックス１１２及び収納ケース１１３としては、上述したものを用いることができる。

凍結保存容器１０２は、凍結保存装置１０１の下方に設けられている。凍結保存容器１０２としては、上述したものを用いることができる。凍結保存容器１０２の上面には、開口部１２３が設けられている。この開口部１２３を介して、凍結保存容器１０２の内部空間と作業空間１０３とが連通されている。

開口部１２３には、図７に示すように、当該開口部を閉塞するキャップ１２５が設置可能とされている。開口部１２３にキャップ１２５を設けることにより、当該開口部が閉塞されるため、凍結保存容器１０２内の温度の上昇を抑制することができる。

図６に示すように、凍結保存容器１０２内の底部には、収納ケース１１３を載置する回転テーブル１２４が設けられている。これにより、収納ケース１１３を取り出す際に、回転テーブル１２４を回転させることにより、任意の収納ケース１１３を開口部１２３の真下に位置するように移動させることができる。

収納ケース１１３の上面には把持部１３３が設けられている。この把持部１３３の形状は、収納ケース１１３をＺ軸方向に上昇および下降させることができるものであれば特に限定されるものではないが、後述する第１昇降装置１０４によって把持することが可能な形状が好ましい。第１昇降装置１０４によって把持部１３３を把持することが可能であれば、第１昇降装置１０４をＺ軸方向に上昇および下降させることで、収納ケース１１３を開口部１２３から自動で入出庫させることができる。

作業空間１０３は、図６及び図７に示すように、凍結保存容器１０２の上方に設けられており、開口部１２３を介して凍結保存容器１０２と連通している。

凍結保存装置１０１は筐体Ｆに囲まれており、作業空間１０３は、凍結保存容器１０２内から蒸発した窒素ガスや別途供給されるドライな空気や窒素ガスなどにより、例えば露点－４０℃以下、好ましくは露点－５０℃以下のドライ環境に維持されている。凍結保存容器１０２の開口部１２３を含んだ作業空間１０３を筐体Ｆで覆うことによって、収納ケース１１３や液体窒素に作業者が直接触れることによる凍傷や、開口部１２３から蒸発する窒素ガスによる酸欠の危険を解消している。また、ドライ環境に筐体Ｆ内を維持することにより、作業空間１０３内での結露などを防止している。

第１昇降装置１０４は、図６に示すように、収納ケース１１３を把持するなどにより保持した状態で、開口部１２３を介して収納ケース１１３をＺ軸方向に上昇および下降させるための部材であり、作業空間１０３内に設けられている。第１昇降装置１０４の構成は、特に限定されない。例えば、第１昇降装置１０４は、収納ケース１１３の把持部１３３を把持するフック１４４を有する。フック１４４の形状としては、例えば、鉤状とすることができる。

第１昇降装置１０４によれば、収納ケース１１３を把持した状態で、開口部１２３を介して収納ケース１１３をＺ軸方向に上昇および下降させることができる。これにより収納ケース１１３を凍結保存容器１０２から入出庫させることができる。また、第１昇降装置１０４の駆動を停止することにより、フック１４４をＺ軸方向の任意の高さに維持することができる。すなわち、収納ケース１１３を把持した状態で、収納ケース１１３を任意の高さに維持することができる。

図７に示すように、作業空間１０３の下方に、Ｘ軸レール１５１がＸ軸方向に沿って設けられている。なお、搬送テーブル１０５の移動する方向を「Ｘ軸方向」と記載する。搬送テーブル１０５は、上記Ｘ軸レール１５１に取り付けられており、Ｘ軸方向に移動可能とされている。そのため、搬送テーブル１０５は、平面視した際に、開口部１２３に隣接する位置に移動することができる。

搬送テーブル１０５が、平面視した際に、開口部１２３に隣接していることにより、収納ケース１１３から任意の高さに収納された所望の収納ボックス１１２を取り出す際、収納ケース１１３全体を凍結保存容器１０２から出庫させる必要がなくなる。これにより、所望の収納ボックス１１２が収納されている収納空間の底面と搬送テーブル１０５とが同じ高さとなるまで収納ケース１１３を上昇させることにより、後述する押圧装置１０７によって、所望の収納ボックス１１２のみを搬送テーブル１０５上に取り出すことができる。

固定ステージ１０６は、作業空間１０３の下方であって、開口部１２３を挟んで搬送テーブル１０５の反対側に位置する。これにより、開口部１２３から収納ケース１１３を出庫する際に、搬送テーブル１０５、開口部１２３、および固定ステージ１０６が、この順に隣接して並ぶことができる。ここで、搬送テーブル１０５、開口部１２３、および固定ステージ１０６が隣接して並ぶ方向を「Ｙ軸方向」と記載する。

押圧装置１０７は、第１昇降装置１０４により搬送テーブル１０５と隣接する高さに維持される収納ボックス１１２を、搬送テーブル１０５側へ押圧して、収納ボックス１１２を搬送テーブル１０５上に移動させる部材である。押圧装置１０７は、固定ステージ１０６上に設けられている。

押圧装置１０７としては、固定ステージ１０６に取り付けられ、先端がＹ軸方向に移動可能な支持部１５８と、支持部１５８の先端に設けられた押圧部１５９とを備える構成を例示できるが、これに限定されない。

このように、第１昇降装置１０４、搬送テーブル１０５、及び押圧装置１０７が連携して動作することにより、第１昇降装置１０４により凍結保存容器１０２から出庫した収納ケース１１３から目的の収納ボックス１１２を搬送テーブル１０５上に載置できる。

図８は、本実施形態の補助冷却システム１１の構成部分を拡大した平面図である。図９は、図８中に示すＡ－Ａ’線に沿った断面図である。図１０は、図８中に示すＢ－Ｂ’線に沿った断面図である。
図８～図１０に示すように、搬送テーブル１０５は、収納ボックス１１２を載置する載置面１０５Ａを有し、この載置面１０５Ａの一部に搬送テーブルの上面から底面に向かって貫通する開口部１５２を有する。これにより、開口部１５２を介して搬送テーブル１０５の下方から各バイアル１１１を突き上げることができる。また、開口部１５２を介して搬送テーブル１０５の下方から各バイアル１１１の例えば底部に設けられたバーコードを識別することができる。

開口部１５２の形状としては、バイアル１１１の突上げやバーコードの読み取りが可能であれば、特に限定されるものではない。例えば、収納ボックス１１２よりもひとまわり小さく開口されたものであってもよいし、スリット状や格子状に複数開口されたものであってもよい。

搬送テーブル１０５の載置面１０５Ａには、開口部１５２の周囲であって、収納ボックス１１２（冷却対象Ｍ）が載置される領域の外側に、上述した補助冷却器１が位置する。これにより、搬送テーブル１０５の載置面１０５Ａに収納ボックス１１２が載置された際、収納ボックス１１２の周囲に低温雰囲気を形成できる。

補助冷却器１の容器１Ａには、液体窒素Ｌの供給口（図示略）が設けられている。また、容器１Ａの液体窒素Ｌの供給口は、凍結保存容器１０２内に液体窒素Ｌを供給する液体窒素Ｌの供給源と接続されていることが好ましい。これにより、凍結保存装置１０１の運転と連動して、容器１Ａに液体窒素Ｌを自動的に供給できる。

ここで、補助冷却器１は、図９及び図１０に示すように、容器１Ａの冷却対象Ｍと対向する側の第１側面１ａの上方に、１以上のスリット開口部１１０を有する。冷却対象Ｍが配置される容器１Ａの内側の第１側面１ａにスリット開口部１１０を設けることにより、容器１Ａ内で蒸発した冷窒素ガスがスリット開口部１１０から排出され、収納ボックス１１２に送風されて収納ボックス１１２を冷却できる。

また、搬送テーブル１０５の載置面１０５Ａには、冷却対象である収納ボックス１１２を把持あるいは載置した状態でＺ軸方向に昇降可能な第２昇降装置１０８が設けられている。第２昇降装置１０８としては、Ｚ軸方向に立設する支柱１５３と、支柱１５３に取り付けられ、支柱１５３に沿ってＺ軸方向に移動可能な昇降ステージ１５４とを備える構成を例示できるが、これに限定されない。

この第２昇降装置１０８により、搬送テーブル１０５の載置面１０５Ａに配置される補助冷却器１の容器１Ａよりも高い位置で、後述の第２の押圧装置８により押圧された収納ボックス１２を昇降ステージ１５４で受け取った後、載置面１０５Ａ上の所定の位置に収納ボックス１１２を載置できる。

なお、昇降ステージ１５４は、収納ボックス１１２を受け取ることができれば、特に限定されない。昇降ステージ１５４としては、例えば、収納ボックス１１２を把持する機構（図示略）を有していてもよいし、搬送テーブル１０５の開口部１５２と対応する位置に開口を有する載置面（図示略）を有していてもよい。

搬送テーブル１０５上に取り出された収納ボックス１１２は、作業空間１０３においてＸ軸方向に移動して、筐体Ｆの取り出し口（図示略）付近まで搬送される。
ここで、図８及び図１０に示すように、搬送テーブル１０５の移動経路には、識別装置１６２と、突き上げ部１６３とが設けられている。

識別装置１６２は、収納ボックス１１２に配置されたバイアル１１１を識別する。識別装置１６２としては、バイアル１１１を識別することができるものであれば、特に限定されない。このような識別装置１６２としては、例えば、バイアル１１１に貼り付けられた画像情報を認識できるカメラや、バーコードリーダー等が挙げられる。

識別装置１６２が、バーコードリーダーであり、バイアル１１１の底部に識別コードが設けられ、搬送テーブル１０５の載置面１０５Ａに開口部１５２が設けられている場合、搬送テーブル１０５の下方に設けられていることが好ましい。これにより、収納ボックス１１２内に収納されたバイアル１１１を容易に識別することができる。また、識別装置１６２がバーコードリーダーである場合、一次元バーコード読み取り可能なリーダー、二次元バーコード読み取り可能なリーダーのいずれであってもよい。

識別装置１６２を設けることで、バイアル１１１の保管場所や入出庫した日時などの在庫情報や運用履歴などの情報を自動で記録することができる。また、自動で記録することができるため、大量の試料を扱う場合であっても、読み取り忘れなどのミスを減らすことができ、試料の取り違いなどの事故を防ぐことができる。

突き上げ部１６３は、搬送テーブル１０５の載置面１０５Ａ上に載置された収納ボックス１１２内に収容されている目的のバイアル１１１を、搬送テーブル１０５の下方から、搬送テーブル１０５に設けられている開口部１５２を介して、目的のバイアル１１１の底部を押し上げるための装置である。これにより、目的のバイアル１１１を容易に取り出すことができる。

また、図８～図１０に示すように、搬送テーブル１０５の移動経路には、冷気遮断板１０９が設けられている。
冷気遮断板１０９は、板状の断熱部材であり、搬送テーブル１０５の開口部１５２の下方に位置し、搬送テーブル１０５の移動方向（Ｘ軸方向）に沿って延在する。冷気遮断板１０９は、搬送テーブル１０５がＸ軸方向に移動する際、開口部１５２を遮蔽する。これにより、載置面１０５Ａに載置された冷却対象Ｍが開口部１５２から作業空間１０３に露出しないため、冷却対象Ｍ及び補助冷却器１自体の冷熱を逃がしにくく、冷却対象Ｍの周囲の低温雰囲気を維持でき、冷却対象Ｍの昇温を抑制できる。

冷気遮断板１０９は、冷気遮断板１０９の上面から底面に向かって貫通する開口１０９Ａ，１０９Ｂを有する。このように構成された冷気遮断板１０９によれば、図１１に示すように、収納ボックス１１２を載置した搬送テーブル１０５が開口１０９Ａに移動した際、識別装置１６２によって所望のバイアル１１１の位置が確認される。その後、図１２に示すように、搬送テーブル１０５が開口１０９Ｂまで移動すると、識別装置１６２によって得られた位置情報に基づいて、突き上げ部１６３が上昇することにより、所望のバイアル１１１が上方に押し出される。これにより、作業者は、所望のバイアル１１１を容易に取り出すことができる。

なお、図９に示すように、冷気遮断板１０９と搬送テーブル１０５の底面１０５Ｂとの間隙（クリアランス）は、冷気を逃げにくくして冷却対象Ｍの周囲の低温雰囲気を維持する観点から、出来るだけ小さいことが好ましい。

また、搬送テーブル１０５の底面１０５Ｂには、Ｘ軸方向に沿って冷気遮断板１０９の側面及び底面の一部を覆うシール部材１６４が設けられている。シール部材１６４を設けることにより、搬送テーブル１０５の動作時においても、冷気を逃げにくくして冷却対象Ｍの周囲の低温雰囲気を維持できる。

入出力装置（図示略）としては、筐体Ｆの外部に設けられた、表示部および入力部を持つ例えばパーソナルコンピュータを用いることができる。作業者は、入出力装置を操作して、凍結保存装置１０１に内蔵された制御装置（図示略）に指示を出すことにより、バイアル１１１または収納ボックス１１２の取り出しおよび収納するための様々な操作ができる。

また、凍結保存装置１０１内の制御装置（図示略）には、第１昇降装置１０４、搬送テーブル１０５、押圧装置１０７、識別装置１６２、突き上げ部１６３、及び補助冷却器１などへ動作を指示する制御プログラムが組み込まれている。これにより、例えば、バイアル１１１または収納ボックス１１２の取り出しを制御装置に指示することで、あらかじめ補助冷却器１の容器１Ａへの液体窒素Ｌの供給を制御できる。

次に、本実施形態の補助冷却システム１１の使用方法、すなわち、上述した凍結保存装置１０１と連動して、凍結保存容器１０２内に保存された所望の収納ボックス１１２を取り出す方法について説明する。

先ず、凍結保存装置１０１の入出力装置（図示略）を操作して、所望の収納ボックス１１２の取り出しを制御装置（図示略）に指示する。これにより、補助冷却器１の容器１Ａへの液体窒素Ｌの供給が開始される。また、凍結保存容器１０２内の回転テーブル１２４が回転し、所望の収納ボックス１１２を収納した収納ケース１１３が、開口部１２３の真下に移動する（図６を参照）。

次に、搬送テーブル１０５がＸ軸方向に移動し、平面視した際に開口部１２３に隣接する位置で停止する。これにより、開口部１２３を挟んで、搬送テーブル１０５と固定ステージ１０６とが対向する位置関係となる（図７を参照）。

次に、第１昇降装置１０４のフック１４４をＺ軸方向下方に下降して、収納ケース１１３の把持部１３３を把持する。次いで、フック１４４をＺ軸方向上方に上昇して、開口部１２３を介して凍結保存容器１０２から収納ケース１１３を出庫し、所望の収納ボックス１１２が収納されている収納空間の底面と、搬送テーブル１０５の載置面１０５ＡからＺ軸方向に上昇した第２昇降装置１０８の昇降ステージ１５４とが同じ高さとなるまで第１昇降装置１０４を上昇させる。

次に、押圧装置１０７により所望の収納ボックス１１２をＹ軸方向へ押圧することで、所望の収納ボックス１１２を収納ケース１１３から昇降ステージ１５４へ移動させる。次いで、昇降ステージ１５４をＺ軸方向下方に移動し、搬送テーブル１０５の載置面１０５Ａ上の、補助冷却器１に囲まれた領域に所望の収納ボックス１１２が載置される（図８～図１０を参照）。この際、補助冷却器１は既に充分冷却されており、搬送テーブル１０５の載置面１０５Ａ上に所望の低温雰囲気を提供できる。

なお、残りの収納ボックス１１２が昇温するのを防止するため、第１昇降装置１０４を下降させて、収納ケース１１３を凍結保存容器１０２に入庫する。その後、キャップ１２５により開口部１２３を閉塞する。

次に、収納ボックス１１２を載置した搬送テーブル１０５がＸ軸方向に移動することで、収納ボックス１１２が取出し口（図示略）に搬出される。その後、作業者は取出し口（図示略）から目的の収納ボックス１１２を取り出すことができる。以上の動作により、収納ボックス１１２の取出し動作が完了する。

次に、上述した凍結保存装置１０１と連動して、凍結保存容器１０２内に保存された所望の収納ボックス１１２を出庫し、所望のバイアル１１１を取り出す方法について説明する。

先ず、上述した操作と同様にして、凍結保存容器１０２から出庫した収納ボックス１１２を、搬送テーブル１０５の載置面１０５Ａ上の、補助冷却器１に囲まれた領域に載置する（図８～図１０を参照）。

次に、収納ボックス１１２を載置した搬送テーブル１０５をＸ軸方向に、冷気遮断板１０９の開口１０９Ａの位置まで移動させる。収納ボックス１１２を載置した搬送テーブル１０５が開口１０９Ａに移動した際、識別装置１６２によって所望のバイアル１１１の位置が確認される（図１１を参照）。

次に、収納ボックス１１２を載置した搬送テーブル１０５をＸ軸方向に、冷気遮断板１０９の開口１０９Ｂの位置まで移動させる。搬送テーブル１０５が開口１０９Ｂまで移動すると、識別装置１６２によって得られた位置情報に基づいて、突き上げ部１６３が上昇することにより、所望のバイアル１１１が上方に押し出される（図１２を参照）。その後、作業者は、目的のバイアル１１１を手動あるいは自動搬送によって取出し口（図示略）から取り出すことができる。以上の動作により、バイアル１１１の取出し動作が完了する。

以上説明したように、本実施形態の補助冷却システム１１によれば、自動搬送システムを備える凍結保存装置１０１と補助冷却器１とを組み合わせることで、エネルギー消費量が少なく、短時間で搬送テーブル１０５の載置面１０５Ａ上に低温雰囲気を提供できる。したがって、本実施形態の補助冷却システム１１によれば、目的の試料が自動搬送される際、試料の昇温を抑制できる。

すなわち、冷却対象Ｍが載置される領域の周囲の最小限の領域にのみ補助冷却器１を配置することで、液体窒素Ｌの使用量を抑制できる。また、凍結保存装置１０１の運転開始と液体窒素Ｌの供給開始を連動することで、補助冷却器１の冷却準備が完了するまでの時間を大幅に短縮できる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上述した実施の形態の補助冷却システム１１では、図９及び図１０に示すように、補助冷却器１の容器１Ａの冷却対象Ｍと対向する側の第１側面１ａの上方に、１以上のスリット開口部１１０を有する構成を一例として説明したが、これに限定されない。例えば、図１３に示すように、断面視した際、容器２０１Ａの上面が開口し、かつ容器２０１Ａの冷却対象Ｍと対向する側の第１側面２０１ａの高さが、前記第１側面２０１ａと反対側の第２側面２０１ｂの高さよりも低い補助冷却器２０１を備える構成の補助冷却システム２１１であってもよい。このような構成の補助冷却器２０１によれば、冷却対象Ｍと対向する内側の第１側面２０１ａが低いため、容器２０１Ａ内で蒸発した冷窒素ガスが第１側面２０１ａを超え、収納ボックス１１２に送風されて収納ボックス１１２を冷却できる。

本発明の補助冷却器、及び補助冷却システムは、例えば、バイオメディカル基礎研究、医療、製薬、畜産（精子、受精卵保存）などの生体試料を凍結保存する凍結保存容器において、内部に収納される生体試料（バイアル、ストロー等）の取り出す際の補助冷却器、及び補助冷却システムとして利用可能である。

１，２１，３１，４１，２０１・・・補助冷却器
１Ａ，２１Ａ，３１Ａ，３１Ｂ，４１Ａ，２０１Ａ・・・容器
１ａ，２０１ａ・・・第１側面
２０１ｂ・・・第２側面
１１，２１１・・・補助冷却システム
１０１・・・凍結保存装置
１０２・・・凍結保存容器
１０３・・・作業空間
１０４・・・第１昇降装置
１０５・・・搬送テーブル
１０５Ａ・・・載置面
１０５Ｂ・・・底面
１０６・・・固定ステージ
１０７・・・押圧装置
１０８・・・第２昇降装置
１０９・・・冷気遮断板
１０９Ａ，１０９Ｂ・・・開口
１１０・・・スリット開口部
１１１・・・バイアル
１１２・・・収納ボックス
１１３・・・収納ケース
１２３・・・開口部
１２４・・・回転テーブル
１２５・・・キャップ
１３３・・・把持部
１４４・・・フック
１５１・・・Ｘ軸レール
１５２・・・開口部
１５３・・・支柱
１５４・・・昇降ステージ
１５８・・・支持部
１５９・・・押圧部
１６２・・・識別装置
１６３・・・突き上げ部
１６４・・・シール部材
Ｆ・・・筐体
Ｌ・・・液体窒素
Ｍ・・・冷却対象
Ｐ・・・載置台

Claims (9)

1. 冷却対象を載置する搬送テーブルと、前記搬送テーブル上に位置する補助冷却器と、を備える、補助冷却システムであって、
   前記搬送テーブルが、当該搬送テーブルの上面から底面に向かって貫通する開口部を有し、
   前記補助冷却器は、前記冷却対象の周囲に近接又は接触するように配置され、液体窒素が流通する容器を１以上備え、前記開口部の周囲に位置する、補助冷却システム。
2. 前記搬送テーブルの移動方向に沿って延在する冷気遮断板をさらに備え、
   前記冷気遮断板は、前記開口部の下方に位置する、請求項１に記載の補助冷却システム。
3. 前記冷気遮断板が、当該冷気遮断板の上面から底面に向かって貫通する開口を有する、請求項２に記載の補助冷却システム。
4. 前記補助冷却器は、前記冷却対象の側面の四方を覆う１つの前記容器を備える、請求項１に記載の補助冷却システム。
5. 前記補助冷却器は、前記冷却対象の側面の三方を覆う１つの前記容器を備える、請求項１に記載の補助冷却システム。
6. 前記補助冷却器は、前記冷却対象の側面と対向する、２以上の前記容器を備える、請求項１に記載の補助冷却システム。
7. 前記補助冷却器は、前記容器の前記冷却対象と対向する側の第１側面の高さが、前記第１側面と反対側の第２側面の高さよりも低い、請求項４乃至６のいずれか一項に記載の補助冷却システム。
8. 前記補助冷却器は、前記容器の前記冷却対象と対向する側の第１側面の上方に、１以上の開口を有する、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の補助冷却システム。
9. 前記補助冷却器は、前記冷却対象の上面を覆う１つの前記容器を備える、請求項１に記載の補助冷却システム。

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