WO2010044172A1 - 凍結保存装置 - Google Patents

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WO2010044172A1
WO2010044172A1 PCT/JP2008/070496 JP2008070496W WO2010044172A1 WO 2010044172 A1 WO2010044172 A1 WO 2010044172A1 JP 2008070496 W JP2008070496 W JP 2008070496W WO 2010044172 A1 WO2010044172 A1 WO 2010044172A1
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WO
WIPO (PCT)
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ampoule
storage
container
cryopreservation
cap
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/070496
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
滋弘 吉村
英俊 太田
守 藤田
Original Assignee
大陽日酸株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 大陽日酸株式会社 filed Critical 大陽日酸株式会社
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Priority to KR1020107006469A priority patent/KR101111730B1/ko
Priority to US13/003,940 priority patent/US8739556B2/en
Publication of WO2010044172A1 publication Critical patent/WO2010044172A1/ja

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N1/00—Preservation of bodies of humans or animals, or parts thereof
    • A01N1/02—Preservation of living parts
    • A01N1/0236—Mechanical aspects
    • A01N1/0242—Apparatuses, i.e. devices used in the process of preservation of living parts, such as pumps, refrigeration devices or any other devices featuring moving parts and/or temperature controlling components
    • A01N1/0252—Temperature controlling refrigerating apparatus, i.e. devices used to actively control the temperature of a designated internal volume, e.g. refrigerators, freeze-drying apparatus or liquid nitrogen baths
    • A01N1/0257—Stationary or portable vessels generating cryogenic temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D25/00—Charging, supporting, and discharging the articles to be cooled

Definitions

  • the present invention relates to a cryopreservation apparatus used for cryopreserving biological samples such as animal sperm, fertilized eggs, and cells.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2008-268770 filed in Japan on October 17, 2008, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • a large number of straw tubes enclosing biological samples are accommodated in the storage portion of a canister in which a plurality of storage portions are defined, and a plurality of canisters in which several hundred straw tubes are accommodated
  • a configuration is adopted in which a low temperature liquefied gas such as nitrogen is stored inside a storage container.
  • the cryopreservation container according to the prior application invention has a container main body 1 for storing a low-temperature liquefied gas, a mouth of the container main body 1 and a plurality of insertion holes 2, 2.
  • the cap 3 formed penetrating in the thickness direction), the sheath tubes 4, 4... Inserted into the insertion holes 2, 2,.
  • An ampoule storage device 5 is provided, and a plurality of gas permeation holes 6, 6... Are formed in the sheath tube 4, and the ampoule storage device 5 is attached side by side in the vertical direction of the support column.
  • a plurality of ampoule storage portions 7 for storing the ampules.
  • the ampoule stored in the ampoule storage tool 5 can be taken out of the cryopreservation container, and the necessary ampoule is stored in the top ampoule storage part of the ampoule storage tool. In this case, other ampoules can be taken out without taking them out of the storage container, so that many samples other than the target sample can be prevented from being damaged by the temperature rise.
  • the ampoule is stored and taken out in the cryopreservation container, it is not necessary to remove the cap, so that the evaporation amount of the low temperature liquefied gas can be reduced.
  • the weight of the entire ampoule storage unit storing a plurality of ampoules is reduced, and the work load when the ampoule storage unit is taken in and out of the cryopreservation container can be reduced. Since sample management can be performed for each ampoule container, complicated identification management can be simplified, and the storage location of the ampoule can be confirmed from the outside of the cryopreservation container.
  • the problem in the present invention is that a container main body for storing a low-temperature liquefied gas, a cap formed by closing a mouth portion of the container main body and having a plurality of insertion holes extending vertically, and inserted into the insertion hole of the cap.
  • an ampoule storage device accommodated so as to be insertable into the sheath tube, and the ampoule storage device is used to specify an ampoule storage device and an ampoule in the operation of a cryopreservation container having a plurality of ampoule storage units.
  • An object is to prevent the ampoule storage tool and the ampoule from being mixed up without taking time.
  • the present invention comprises a cryopreservation container, a storage for storing the cryopreservation container, and a handling robot disposed on the storage.
  • the cryopreservation container includes a container main body for storing a low-temperature liquefied gas, a cap formed by closing a mouth portion of the container main body and a plurality of insertion holes penetrating in a vertical direction, and an insertion hole for the cap
  • the ampoule storage device is configured to include a support column and a plurality of ampoule storage units mounted side by side in the vertical direction of the support column.
  • the storage is for storing a cryopreservation container so that it can be taken in and out, and has a work table provided adjacent to the mouth of the container body and in the vicinity of the ampoule loading / unloading work hole,
  • the handling robot pulls out a specific ampoule storage tool from the insertion hole of the cryopreservation container, inserts it into the ampoule loading / unloading work hole, stops at a predetermined position, and further pulls out from the ampoule loading / unloading work hole.
  • a gripping head to be inserted into the insertion hole, an input device for inputting an identification management number of a specific ampule, and a barcode reader which is provided on the work table of the storage and reads the barcode identification management number attached to the ampule
  • a control device that controls the operation of the gripping head based on the identification management number of a specific ampoule from the input device and compares the identification management number from the input device with the identification management number from the barcode reader This is a cryopreservation device.
  • the cryopreservation container further includes a sheath tube inserted into the insertion hole of the cap, and an ampoule storage tool can be inserted into the sheath tube.
  • the gripping head of the handling robot is operated, and the ampoule storage tool in which the target ampoule is stored is pulled out, and this is loaded into and out of the ampoule. Insert into the working hole and push until the target ampoule is exposed from the opening edge of the ampoule loading / unloading work hole and stop.
  • the bar code reader attached to the work table reads the bar code of this ampoule
  • the control device compares the identification management number with the input identification management number, and if both match, an indication to that effect is displayed. To emit. After confirming this display, the operator takes out the target ampoule from the ampoule storage tool.
  • the ampoule storage tool and the ampoule can be identified automatically and quickly, and the ampoule storage tool and the ampoule can be prevented from being mixed.
  • a series of operations such as pulling out and inserting the ampoule storage tool is performed by the gripping head of the handling robot, the burden on the operator is reduced and workability is improved.
  • FIG. 1 It is a schematic plan view which shows an example of the cryopreservation apparatus of this invention. It is the schematic which shows the state which the holding piece of the handling robot in this invention hold
  • cryopreservation device 1 to 8 show an example of the cryopreservation apparatus of the present invention. As shown in FIG. 1, this cryopreservation apparatus is schematically configured from a cryopreservation container 11, a storage 12 for storing the container, and a handling robot 13 provided on the storage 12.
  • the cryopreservation container 11 includes a container body 14, a cap 15, ampoule storage devices 16, and sheath tubes 17.
  • the container body 14 has a double structure formed of an inner tank 18 and an outer tank 19 made of stainless steel or the like, and is a vacuum double insulated container in which a gap between the inner tank 18 and the outer tank 19 is a vacuum. .
  • the eye plate 20 is attached to the vicinity of the bottom of the inner tank 18 of the container body 14 so that the vicinity of the eye plate 20 is filled with a low-temperature liquefied gas such as liquefied nitrogen.
  • a low-temperature liquefied gas such as liquefied nitrogen.
  • the opening diameter of the opening part of the inner tank 18 is slightly smaller than the inner diameter of the trunk part of the inner tank 18, and the inner tank 18 has a so-called pan-like shape.
  • the cryopreservation container 11 is provided with a liquefied gas supply pipe 21 for supplying or replenishing a cryogenic liquefied gas into the container body 14.
  • a liquefied gas supply pipe 21 for supplying or replenishing a cryogenic liquefied gas into the container body 14.
  • One end of the liquefied gas supply pipe 21 extends through the side wall portion of the storage 12 and the side wall portion of the container body 14 to the vicinity of the bottom portion of the inner tank 18, and the other end is liquefied gas via the flow rate adjusting valve 22.
  • a supply source 23 Connected to a supply source 23.
  • a liquid level sensor 24 for detecting the stored liquid level of the low-temperature liquefied gas and the temperature of the gas phase in the container main body 14 are detected in the container main body 14 of the cryopreservation container 11.
  • a temperature sensor 25 is provided, and detection signals from these sensors 24, 25 are sent to the liquefied gas supply source 23 to control the supply point and supply amount of the low-temperature liquefied gas supplied into the container body 14. It has become.
  • the mouth of the inner tank 18 of the container body 14 is closed with a cap 15 so as to be opened and closed.
  • the cap 15 has a cylindrical shape whose outer diameter is substantially the same as the opening diameter of the mouth of the inner tank 18, and as shown in FIG. 26 and a lower plate 27 and a heat insulator 28 made of a heat insulating material such as a urethane foam resin between them and having a thickness of about 200 to 300 mm and having high heat insulation performance.
  • a large number of, for example, 300 to 500 insertion holes 29 are formed in the cap 15 so as to penetrate the cap 15 in the thickness direction (vertical direction).
  • the inner diameter of the insertion hole 29 is about 15 to 25 mm.
  • All the insertion holes 29 are configured so that the sheath tubes 17 are inserted therein.
  • the sheath tube 17 is a straight tube having an outer diameter of 15 to 25 mm, an inner diameter of 13 to 23 mm, and a length of about 500 to 700 mm.
  • the cap 15 is exposed and opened on the upper surface.
  • the portion of the upper portion of the sheath tube 17 that contacts the cap 15 is made of a resin pipe, and the lower portion is made of stainless steel, aluminum alloy, or the like.
  • a large number of small-diameter gas permeation holes 30 are formed in the peripheral wall of the sheath tube 17.
  • a fixing claw (not shown) for fixing the sheath tube 17 to the cap 15 is integrally attached to the top portion of the sheath tube 17, and is attached to the upper edge portion (upper plate 26) of the insertion hole 29 of the cap 15. By engaging the fixing claw with the formed engaging recess (not shown), the sheath tube 17 is fixed to the cap 15 so that the sheath tube 17 is not lifted at the same time as the ampoule container 16 is pulled up. It has become.
  • Ampule housings 16 are inserted into the sheath tubes 17 so as to be movable in the vertical direction.
  • the ampoule storage tool 16 includes a support column 31 made of stainless steel, an aluminum alloy, etc., a round bar-like heat insulating portion 32 provided on the upper portion of the support column 31, and the heat insulating portion 32.
  • a handle portion 33 attached to the upper portion and a plurality of, for example, eight, ampoule storage portions 34 arranged in a vertical direction with respect to the support pillar 31 are provided.
  • the support column 31 has a strip shape with a horizontal sectional shape curved in an arc shape, and a guide pipe 35 is provided at the lower end thereof.
  • the guide pipe 35 is for preventing the ampoule storage tool 16 from being detached from the cap 15 even when the ampoule storage tool 16 is pulled up to the lowermost ampoule storage part 34.
  • the guide pipe 35 is not necessarily required.
  • the heat insulating portion 32 has an outer diameter that is substantially the same as the inner diameter of the sheath tube 17, and the vertical length thereof is substantially the same as the vertical thickness of the cap 15.
  • the inside of the heat insulating portion 32 is made of a synthetic resin such as a glass fiber reinforced epoxy resin, and the peripheral portion is formed of a foamed resin such as a urethane foam resin, so that the heat insulating performance is high.
  • the support column 31 is not positioned on the central axis of the heat insulating portion, and the support column 31 is connected to the side portion of the heat insulating portion 32.
  • the ampoule storage part 34 is a bottomed cylindrical cup-shaped member for holding and storing one ampoule 36 in which a sample to be cryopreserved is enclosed.
  • the ampoule storage part 34 is provided integrally with the side of the support column 31. Yes.
  • the vertical spacing of the ampoule storage portion 34 is such that when the ampoule 36 is stored therein, a gap of about 5 to 10 mm is generated between the top of the ampoule 36 and the bottom of the ampoule storage portion 34 above it. Their interval is determined.
  • the ampoule storage part 34 has an outer diameter slightly smaller than the outer diameter of the heat insulating part 32, and the support column is arranged so that the central axis thereof substantially coincides with the central axis of the heat insulating part 32. 31 is attached.
  • a ring-shaped packing 37 made of a cushioning material such as sponge or rubber is fixed to the upper end of the container body 14 of the cryopreservation container 11, and the cryopreservation container 11 is stored in the storage 12.
  • the packing 37 is pressed against the top plate 38 of the storage 12 (see FIG. 1).
  • cryopreservation container 11 When the cryopreservation container 11 is stored in the storage 12, the door of the storage 12 is opened, the tray (not shown) stored in the storage 12 is pulled out, and the cryopreservation container 11 is placed on this tray. The cryopreservation container 11 is pushed into the inside. When the cryopreservation container 11 reaches a fixed position, the cryopreservation container 11 is fixed in a state where it is lifted slightly upward, whereby the packing 37 is in close contact with the lower surface of the top plate 38. It will be.
  • a gas vent pipe 39 is provided through the peripheral portion of the cap 15 of the cryopreservation container 11, and a gas vent valve 40 is attached to the upper portion of the gas vent pipe 39.
  • one ampoule loading / unloading hole 29a is provided in the peripheral portion of the cap 15 of the cryopreservation container 11.
  • the ampoule loading / unloading operation hole 29a is a through-hole penetrating the cap 15 in the thickness direction (vertical direction) in the same manner as the insertion hole 29, and the ampoule once extracted from the sheath tube 17 by the handling robot 13 is used. This is for inserting the storage tool 16.
  • the inner tank 18 of the container body 14 is filled with the low-temperature gas in which a part of the low-temperature liquefied gas is vaporized, and this low-temperature gas passes through the gas permeation holes 30 of the sheath tube 17.
  • the ampoule storage device 16 is reached, and the ampoule 36 held by the ampoule storage device 16 is cooled to a frozen state.
  • the ampule 36 accommodated in the cryopreservation container 11 is generally a pre-frozen ampule, but it may be an ampule in another state.
  • a bar code label on which information such as an identification management number is recorded is affixed to the body of all ampoules 36 (not shown).
  • a first identification code for example, 1, 2, 3,... N
  • the handle portion 33 of each ampoule storage device 16 or the sheath tube 17 in which the ampoule storage device 16 is inserted is attached to the handle portion 33 of each ampoule storage device 16 or the sheath tube 17 in which the ampoule storage device 16 is inserted. If the number of ampoules accommodated in one ampoule storage device 16 is determined to be 8, and the second identification codes A, B, C. For example, the ampule 25 can be identified and managed by the identification management number “2-B”.
  • cryopreservation container 11 having such a structure, a larger number of ampoules 36 can be accommodated in one cryopreservation container 11 as compared with the conventional one.
  • the number of ampoules stored per ampule storage tool 16 is reduced, the number of times ampoules 36 are taken out of the cryopreservation container 11 during loading / unloading operations is greatly reduced, and the frequency of frost formation on the ampules is reduced.
  • the storage box 12 is a cubic box having one side of, for example, 1000 mm, and the cryopreservation container 11 is stored inside the storage box 12.
  • a circular through hole is formed at the approximate center, and the opening of the cryopreservation container 11 in the storage 12 can be viewed from the outside through the through hole.
  • a part of the top plate 38 and in the vicinity of the ampoule loading / unloading work hole 29a of the cryopreservation container 11 bulges outward and functions as a work table 38a.
  • two bar code readers 46, 46 are attached to the work table 38 a of the storage 12. These bar code readers 46 and 46 are disposed in the vicinity of the ampoule loading / unloading hole 29a of the cryopreservation container 11, and attached to the ampoule 36 of the ampoule storage tool 16 inserted into the ampoule loading / unloading hole 29a.
  • the bar code is read.
  • the angle formed by the two imaginary lines connecting each barcode reader 46 and the ampoule 36 is set to be 100 to 120 degrees.
  • the barcode reader 46 is not limited to two, and may be one. Further, by opening and closing the door 41 formed on one side surface of the storage case 12, the cryopreservation container 11 can be taken in and out of the storage case 12 as described above.
  • the handling robot 13 includes a robot body 42, an input device 43, and a control device 44. Above the storage box 12, there is provided a frame 45 composed of four pillars erected at the four corners and four beams spanned between the four pillars. A main body 42 is attached.
  • a pair of parallel X-axis rails 51 and 51 are attached to the frame 45 in the horizontal direction.
  • the X-axis rail 51 has, for example, a smooth round bar shape, and is arranged on one end edge of the frame 45 and the other end edge facing the frame 45.
  • a pair of X-axis mounts 52 and 52 that reciprocate along the X-axis rail 51 are mounted on the X-axis rails 51 and 51, respectively.
  • the X-axis mount 52 is a hollow cylindrical member, and is configured such that the X-axis rail 51 is inserted into and slides through a hollow portion inside thereof, and reciprocates in the X-axis direction.
  • the pair of X-axis mounts 52 and 52 are spanned by two Y-axis rails 53 and 53 that are parallel to each other, for example, so as to connect them.
  • the pair of Y-axis rails 53, 53 is attached with a single Y-axis rack 54 that reciprocates between the pair of Y-axis rails 53, 53.
  • the Y-axis mount 54 includes a pair of sliding bodies 55 and 55 and a connecting body 56 that connects the pair of sliding bodies 55 and 55.
  • the sliding body 55 is formed of a hollow cylindrical body, and is configured such that the Y-axis rail 53 is inserted into and slides into a hollow portion inside thereof, and reciprocates in the Y-axis direction. Will also reciprocate in the Y-axis direction.
  • one Z-axis rail 57 is attached to the Y-axis mount 54 in a suspended manner.
  • the Z-axis rail 57 has a tip extending to the vicinity of the top plate 38.
  • a gripping head 58 is attached to the Z-axis rail 57 so as to be movable up and down.
  • the pair of gripping pieces 59, 59 are adapted to approach or separate from each other, whereby the handle portion 33 can be gripped or released.
  • the shape of the handle portion 33 is a prismatic shape, so that when the handle portion 33 is gripped by the gripping pieces 59, 59, the orientation of the ampule housing portion 34 of the ampule housing 16 is determined,
  • the direction can be the operator side. Also, barcode reading, ampoule removal, and storage operations are facilitated.
  • a rod-like leg portion 61 that extends downward is attached to the Z-axis rail 57.
  • the leg portion 61 can move up and down along the Z-axis rail 57.
  • a through hole for the leg 61 is formed in the gripping head 58, and the gripping head 58 can move up and down along the Z-axis rail 57 and the leg 61.
  • a clamp 60 that holds the lower end portion of the ampoule housing 16 is provided at the lower end portion of the leg portion 61.
  • the swing during movement of the ampoule storage tool 16 is prevented, and the ampoule storage tool 16 can be easily inserted into the ampoule loading / unloading work insertion hole 29a.
  • the gripping head 58 approaches the cap 3 in order to pull out the ampoule housing 16
  • the leg portion 61 is lowered to the lower end of the Z-axis rail 57 and the clamp 60 is opened, whereby the gripping piece of the gripping head 58 is opened. 59 and 59 are not disturbed.
  • the leg portion 61 is not limited to the above example, and may be directly attached to the gripping head 58. In this case, the shape of the leg portion 81 is made to be an extendable shape.
  • the leg portion 61 contracts on the cap 3 and the clamp 60 opens, and the gripping piece 59 of the gripping head 58, 59 operation is not disturbed.
  • the clamp 60 may be directly attached to the Z-axis rail 57. In this case, the clamp 60 can move up and down along the Z-axis rail 57.
  • the clamp 60 is lowered to the lower end of the Z-axis rail 57 and opened, and the gripping pieces 59, 59 of the gripping head 58 are opened. Is not disturbed.
  • the gripping head 58 can freely move in the three axial directions in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction in the work space, and is thereby accommodated in the cryopreservation container 11.
  • An arbitrary ampule housing 16 can be pulled out and further moved to an arbitrary position.
  • the operation of the gripping head 58 is controlled by a program built in the control device 44, and performs the following operations.
  • the operation of taking out and attaching the ampule by the robot is performed as follows. First, since the position of the cryopreservation container 11 in the storage 12 may be slightly shifted due to insertion / removal of the cryopreservation container 11, it is necessary to determine the reference point (origin) of the gripping head 58 each time.
  • the reference point is set by lifting a specific ampoule storage device 16 from the cryopreservation container 11 to a predetermined position, moving the grip pieces 59 and 59 of the grip head 58 to this position, and using the grip pieces 59 and 59 with the handle portion. 33 is held. This operation is performed by inputting the identification management number of the ampoule 36 or ampoule housing part 34 exposed in this state into the control device 44 and performing teaching on the two or three ampoule housings 16. The identification management number is input to the control device 44 using an input device 43 such as a graphic panel.
  • arbitrary reference points are provided on the upper surface of the cap 15 in advance, and the position of each ampoule storage 16 and the position of the reference point are stored in the control device 44 in advance.
  • the cryopreservation container 11 is displaced, there is a method of returning the robot (visible by laser light) to the reference point by fine adjustment driving and re-storing it, but is not limited thereto.
  • the height of the cryopreservation container 11 is adjusted by a level adjuster attached to the foot of the container 11. Then, the grip pieces 59, 59 and the handle portion 33 can be aligned.
  • the control device 44 executes the program, and the robot's gripping head 58 pulls out the target ampule storage 16 from the cryopreservation container 11 and the amp 60 with the clamp 60.
  • the lower part of the storage tool 16 is held, and in this state, the ampoule storage tool 16 is moved to a position directly above the ampoule loading / unloading work hole 29a.
  • the ampoule storage tool 16 is inserted into the ampoule loading / unloading work hole 29a, and the target ampoule 36 among the plurality of ampoules stored in the ampoule storage tool 16 is the opening edge of the ampoule loading / unloading work hole 29a.
  • the insertion of the ampoule storage tool 16 is stopped when it is lowered.
  • the ampoule 36 accommodated in the ampoule container 16 faces the work table 38a.
  • the two barcode readers 46 and 46 read the barcode of the ampoule 36 and send the identification management number to the control device 44.
  • the control device 44 compares the identification management number from the bar code readers 46 and 46 with the identification management number from the input device 43, and if they match, confirms that the target ampule is the target, and displays an indicator light and a display buzzer. And so on. After confirming this display, the operator takes out the target ampule from the ampule housing 16.
  • the gripping head 58 pulls out the ampoule storage tool 16 from the ampoule loading / unloading hole 29a and inserts it into the original position of the cryopreservation container 11.
  • the shipping operation is finished.
  • the ampoule container 16 is inserted into the original position of the cryopreservation container 11 or inserted into the ampoule loading / unloading work hole 29a, the shape of the lower part of the heat insulating part 32 of the ampoule container 16 and the lower part of the guide pipe 35 is obtained. Can be inserted more smoothly by making them tapered (not shown) so as to be thinner than the respective body portions.
  • the target ampoule storage tool 16 When the ampoule is stored in the ampoule storage tool 16, the target ampoule storage tool 16 is lifted from the cryopreservation container 11 and inserted into the ampoule loading / unloading operation hole 29a in the same manner as the removal. The empty ampoule housing 34 is exposed. In this state, the operator manually houses the ampule 36 in the empty ampule housing portion 34.
  • the barcode attached to the ampule is read by the barcode readers 46 and 46, the identification management number is sent to the control device 44, and compared with the identification management number inputted to the input device 43, and the target ampule is the target It is confirmed whether it was accommodated in the ampoule accommodating part 34 of.
  • the gripping head 58 of the robot pulls out the ampoule storage tool 16 from the ampoule loading / unloading work hole 29a and inserts it into the original position of the cryopreservation container 11 to complete the loading work and return to the standby position. .
  • the ampoule storage tool 16 is exposed to the atmosphere until the ampoule storage tool 16 is completely removed from the insertion hole 29 of the cryopreservation container 11 and then inserted into the ampoule loading / unloading work hole 29a. It is conceivable that the ampoule storage 16 and the ampoule 36 accommodated therein are frosted. However, since the operation from the extraction of the ampoule storage tool 16 from the insertion hole 29 to the insertion into the ampoule loading / unloading work hole 29a is performed by the handling robot 13, it is performed quickly and the time for exposure to the atmosphere is short. There is relatively little frost formation.
  • the bar code attached to the ampoule 36 is reliably read by the bar code readers 46 and 46 without error. For this reason, it is possible to accurately confirm that the ampule taken out from the ampule storage device 16 or stored in the ampule storage device 16 is the target, and it is possible to prevent the ampules from being mixed up. In addition, a considerable part of the loading / unloading operation of the ampoule, especially the operation for identifying the ampoule, is automatically performed, and the burden on the operator is greatly reduced.
  • the target ampoule is stored in the ampoule storage part 34 in the upper part of the ampoule storage tool 16
  • most of the ampoule storage tool 16 is located in the cryopreservation container 11. It is kept cool. For this reason, the frequency with which unnecessary heat is applied to the ampoule is reduced.
  • the cryopreservation apparatus is arranged so that the work table 38a of the storage 12 faces the operator side, and the ampoule entrance / exit work hole 29a comes close to the operator. To be.
  • the cryopreservation container 11 becomes large, it is important in terms of workability to position the ampoule loading / unloading hole 29a close to the operator.
  • cryopreservation apparatuses of the present invention when using a plurality of the cryopreservation apparatuses of the present invention, they are arranged side by side along the wall surface of a room such as a laboratory. Even in such a case, the work table 38a, that is, the ampoule loading / unloading work is performed. If the hole 29a is on the near side, the workability is good, the cryopreservation devices can be arranged side by side without any gaps, and the installation space can be reduced.
  • various biological samples can be stably stored for a long period of time in each research institution or medical institution in the bio field, medical field, pharmaceutical field, or livestock field.

Abstract

　凍結保存容器と、この凍結保存容器を収納する収納庫と、この収納庫上に配されたハンドリングロボットを備え、 　前記凍結保存容器は、低温液化ガスを貯える容器本体と、この容器本体の口部を閉じるとともに複数の挿入孔が上下方向に貫通して形成されたキャップと、このキャップの挿入孔に挿通可能に収容されたアンプル収納具を備え、このアンプル収納具が、支持柱とこの支持柱の上下方向に並んで取り付けられた複数のアンプル収納部とから構成され、かつキャップにはその上下方向に貫通するアンプル入出庫作業用孔が形成されたものであり、 　前記収納庫は、凍結保存容器を出し入れ可能に収納するものであって、前記容器本体の口部に隣接し、かつ前記アンプル入出庫作業用孔の近傍に設けられた作業テーブルを有する凍結保存装置。

Description

凍結保存装置
　本発明は、動物の精子、受精卵、細胞などの生体試料を凍結保存するために用いられる凍結保存装置に関する。
　本願は、２００８年１０月１７日に、日本に出願された特願２００８－２６８７７０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　このような凍結保存装置に関する先行技術としては、例えば特開２００５－１４３８７３号公報、特開２００５－１５６１３６号公報、実開平４－１５９１１号公報などが知られている。
　これらの先行技術においては、（１）生体試料を封入した多数のアンプルを複数の収納部が区画形成された収納箱の該収納部に収容し、この状態の収納箱をさらに複数個、収納ラック内に収容し、数百個から千数百本のアンプルが納められた収納ラックをさらに複数個、液体窒素などの低温液化ガスが貯えられた保存容器の内部に収容する形態を採用している。
　あるいは、（２）生体試料を封入した多数のストロー管を複数の収納部が区画形成されたキャニスターの該収納部に収容し、数百本のストロー管が納められたキャニスターをさらに複数個、液体窒素などの低温液化ガスが貯えられた保存容器の内部に収容する形態を採用している。
　このような形態の凍結保存容器にあっては、凍結保存試料を封入した数千個程度の大量のアンプルやストロー管を凍結保存できると言う利点があるが、一方では以下のような不都合があり、その解消が望まれている。
　１）目的の試料が封入されたアンプルやストロー管を取り出す場合、１個の収納ラックやキャニスターを保存容器から取り出すことになるため、目的の凍結保存試料以外の多数の試料が常温下に曝され、その温度が上昇して多くの試料がダメージを受けることになる。また、アンプルやストロー管がダメージを受ける回数も多くなる。
　２）１個の収納ラックの重量が数ｋｇとなるので、これを保存容器に出し入れする作業が困難となる。また、保存容器内で収納ラックやキャニスターが転倒したり、収納ラックから収納箱が落下することがあり、アンプルやストロー管が保存容器の底に沈み、回収できなくなることがある。
　３）保存容器の外部から内部の収納ラックやキャニスターの保存位置を知ることができず、さらには１個の収納ラックやキャニスターに多数のアンプルが収容されているので、試料管理作業が極めて煩雑となる。
　このような問題点を解決するものとして、本出願人は、先に特願２００７－１３０３５７により、以下のような凍結保存容器を提案している。
　この先願発明にかかる凍結保存容器は、図９に示すように、低温液化ガスを貯える容器本体１と、この容器本体１の口部を閉じるとともに複数の挿入孔２、２・・が上下方向（厚さ方向）に貫通して形成されたキャップ３と、このキャップ３の挿入孔２、２・・に挿入された鞘管４、４・・と、この鞘管４に挿通可能に収容されたアンプル収納具５を備え、鞘管４には、複数のガス透過孔６、６・・が形成されており、前記アンプル収納具５が、支持柱とこの支持柱の上下方向に並んで取り付けられてアンプルを収容する複数のアンプル収納部７、７・・とから構成されているものである。
　この凍結保存容器にあっては、アンプル収納具５に収納されたアンプルのみを凍結保存容器外に取り出すことができ、特に必要とするアンプルがアンプル収納具の最上部のアンプル収納部に収納されている場合には、その他のアンプルを保存容器外に取り出さずに取り出すことができるので、対象試料以外の数多くの試料が昇温によるダメージを受けないようにすることができる。
　アンプルを凍結保存容器に収納、取り出す際に、キャップを取り外す必要がないので低温液化ガスの蒸発量を低減できる。
　また、アンプルを複数本収納したアンプル収納具全体の重量が軽くなり、凍結保存容器にアンプル収納具を出し入れする際の作業負荷を低減できる。
　１本のアンプル収納具毎の試料管理が行えるので、煩雑な試料の識別管理を簡便化でき、凍結保存容器外部からアンプルの保存場所を確認することができる。
　さらに、凍結保存容器のキャップを貫通する鞘管があるので、アンプル収納具から庫内へのアンプル脱落による試料損失を防止できる。
　また、万一鞘管内にアンプルが落下した場合でも、鞘管内にアンプルがとどまるので、キャップから鞘管を引き抜くことにより落下したアンプルを回収することができるなどの効果が奏される。
　しかしながら、この先願発明での凍結保存容器にあっては、操作者が多数のアンプル収納具のなかから目的とするアンプル収納具を視認して選択したのち、これを手で引き上げ、さらにアンプル収納具に収められている複数のアンプルから目的のアンプルを視認して、手で取り出す操作が行われる。
　このため、アンプル収納具及びアンプルの特定に時間がかかり、人手による作業であるので、アンプル収納具およびアンプルを取り違える可能性もあり、改善点が残っていた。
特開２００５－１４３８７３号公報 特開２００５－１５６１３６号公報 実開平４－１５９１１号公報
　よって、本発明における課題は、低温液化ガスを貯える容器本体と、この容器本体の口部を閉じるとともに複数の挿入孔が上下方向に貫通して形成されたキャップと、このキャップの挿入孔に挿入された鞘管と、この鞘管に挿通可能に収容されたアンプル収納具を備え、前記アンプル収納具が、複数のアンプル収納部を有する凍結保存容器の操作において、アンプル収納具およびアンプルの特定に時間を要することなく、しかもアンプル収納具およびアンプルの取り違えが生じないようにすることにある。
　かかる課題を解決するため、
　本発明は、凍結保存容器と、この凍結保存容器を収納する収納庫と、この収納庫上に配されたハンドリングロボットを備え、
　前記凍結保存容器は、低温液化ガスを貯える容器本体と、この容器本体の口部を閉じるとともに複数の挿入孔が上下方向（vertical direction）に貫通して形成されたキャップと、このキャップの挿入孔に挿通可能に収容されたアンプル収納具を備え、このアンプル収納具が、支持柱とこの支持柱の上下方向に並んで取り付けられた複数のアンプル収納部とから構成され、かつキャップにはその上下方向に貫通するアンプル入出庫作業用孔が形成されたものであり、
　前記収納庫は、凍結保存容器を出し入れ可能に収納するものであって、前記容器本体の口部に隣接し、かつ前記アンプル入出庫作業用孔の近傍に設けられた作業テーブルを有し、
　前記ハンドリングロボットは、凍結保存容器の前記挿入孔から特定のアンプル収納具を引き抜き、前記アンプル入出庫作業用孔に挿入し、所定の位置で停止し、さらにアンプル入出庫作業用孔から引き抜き、元の挿入孔に挿入する把持ヘッドと、特定のアンプルの識別管理番号を入力する入力装置と、前記収納庫の作業テーブルに設けられてアンプルに付されたバーコードの識別管理番号を読み取るバーコードリーダーと、入力装置からの特定のアンプルの識別管理番号に基づいて把持ヘッドの動作を制御するとともに入力装置からの識別管理番号とバーコードリーダーからの識別管理番号とを比較する制御装置を備えたものである凍結保存装置である。
　本発明においては、前記凍結保存容器が、前記キャップの挿入孔に挿入された鞘管をさらに備え、この鞘管にアンプル収納具が挿通可能に収められるものであることが好ましい。
　本発明によれば、目的とするアンプルの識別管理番号を入力装置に入力すると、ハンドリングロボットの把持ヘッドが作動し、目的とするアンプルが収められているアンプル収納具を引き抜き、これをアンプル入出庫作業用孔に差し込み、目的とするアンプルがアンプル入出庫作業用孔の開口縁から露出するまで押し込み、停止する。この時、このアンプルのバーコードを作業テーブルに取り付けられたバーコードリーダーが読み取り、制御装置がその識別管理番号と入力された識別管理番号を比較し、両者が合致した場合にその旨の表示を発する。この表示を確認した後に、操作者がアンプル収納具から目的とするアンプルを取り出す。
　このため、アンプル収納具およびアンプルの特定が自動的にかつ迅速に行え、アンプル収納具およびアンプルの取り違えを防ぐことができる。
　また、アンプル収納具の引き抜き、挿入などの一連の動作がハンドリングロボットの把持ヘッドによって行われるので、操作者の負担が軽減し、作業性が向上する。
本発明の凍結保存装置の一例を示す概略全体構成図である。 本発明の凍結保存装置における凍結保存容器の一例を示す一部切開した概略斜視図である。 本発明の凍結保存装置における凍結保存容器への低温液化ガス供給設備の一例を示す概略構成図である。 本発明での凍結保存容器におけるキャップと鞘管の一例を示す概略断面図である。 本発明でのアンプル収容具の一例を示す概略説明図である。 本発明でのアンプル入出庫作業用孔を示す概略平面図である。 本発明の凍結保存装置の一例を示す概略平面図である。 本発明でのハンドリングロボットの把持片がアンプル収納具の取っ手部を把持した状態を示す概略図である。 先願発明にかかる凍結保存容器を示す一部切開した概略斜視図である。
符号の説明
　１１・・凍結保存容器、１２・・収納庫、１３・・ハンドリングロボット、１４・・容器本体、１５・・キャップ、１６・・アンプル収納具、１７・・鞘管、２９・・挿入孔、２９ａ・・アンプル入出庫作業用孔、３１・・支持柱、３４・・アンプル収納部、３６・・アンプル、３８ａ・・作業テーブル、４２・・ロボット本体、４３・・入力装置、４４・・制御装置、４６・・バーコードリーダー、５８・・把持ヘッド
（凍結保存装置）
　図１ないし図８は、本発明の凍結保存装置の一例を示すものである。
　この凍結保存装置は、図１に示すように、凍結保存容器１１と、これを収納する収納庫１２と、収納庫１２上に設けられたハンドリングロボット１３とから概略構成されている。
（凍結保存容器）
　凍結保存容器１１は、図２に示すように、容器本体１４とキャップ１５とアンプル収納具１６…と鞘管１７…とから構成されている。
　容器本体１４は、ステンレス鋼などからなる内槽１８と外槽１９から形成される二重構造であり、内槽１８と外槽１９との間の空隙が真空である真空二重断熱容器である。
　この容器本体１４の内槽１８の底部付近には目皿２０が取り付けられており、この目皿２０付近まで液化窒素などの低温液化ガスが満たされるようになっている。また、内槽１８の口部の開口径は、内槽１８の胴部の内径よりもわずかに小さくなっており、内槽１８は、いわゆる寸胴鍋状の形状となっている。
　また、図３に示すように、この凍結保存容器１１には、その容器本体１４内に低温液化ガスを供給または補充するための液化ガス供給管２１が設けられている。この液化ガス供給管２１の一端は、収納庫１２の側壁部および容器本体１４の側壁部を貫通して内槽１８の底部付近まで延びており、他端は流量調整弁２２を介して液化ガス供給源２３に接続されている。
　さらに、図３に示すように、凍結保存容器１１の容器本体１４内には、低温液化ガスの貯留液面位を検知する液面センサー２４と、容器本体１４内の気相の温度を検知する温度センサー２５が設けられており、これらセンサー２４、２５からの検出信号が液化ガス供給源２３に送られて、容器本体１４内に供給する低温液化ガスの供給時点、供給量を制御するようになっている。
　容器本体１４の内槽１８の口部は、キャップ１５で開閉可能に閉じられるようになっている。キャップ１５は、図２に示すように、その外径が内槽１８の口部の開口径とほぼ同径の円柱状のものであって、図４に示すように、円板状の上板２６および下板２７とこれらの間の発泡ウレタン樹脂などの断熱材からなる断熱体２８とから構成された厚さ２００～３００ｍｍ程度のもので、断熱性能の高いものである。
　キャップ１５には、これをその厚さ方向（上下方向）に貫通する多数の、例えば３００～５００個の挿入孔２９…が形成されている。この挿入孔２９の内径は、１５～２５ｍｍ程度となっている。
　これら挿入孔２９…のすべてには、鞘管１７…が挿入されるように構成されている。この鞘管１７は、図４に示すように、外径１５～２５ｍｍ、内径１３～２３ｍｍ、長さ５００～７００ｍｍ程度の直管状のもので、その底部が目皿２０に届き、その口部がキャップ１５の上側の表面に露出して開口した状態となっている。
　鞘管１７…の上部の前記キャップ１５に接する部分は、樹脂パイプから構成され、これより下側の部分はステンレス鋼、アルミニウム合金などから構成されている。
　また、鞘管１７の周壁には、多数の小径のガス透過孔３０…が形成されている。
　鞘管１７の頂部には、この鞘管１７をキャップ１５に固定するための固定爪（図示略）が一体に取り付けられており、キャップ１５の挿入孔２９の上縁部（上板２６）に形成された係合凹部（図示略）に前記固定爪を係合することで、鞘管１７がキャップ１５に固定され、アンプル収容具１６の引き上げに伴って鞘管１７が同時に引き上げられないようになっている。
（アンプル収納具）
　前記鞘管１７…内には、アンプル収納具１６…が上下方向に移動可能に挿通されている。このアンプル収納具１６は、図５に示すように、ステンレス鋼、アルミニウム合金などからなる支持柱３１と、この支持柱３１の上部に設けられた丸棒状の断熱部３２と、この断熱部３２の上部に取り付けられた取っ手部３３と、支持柱３１の上下方向に間隔を配して複数個、例えば８個並んで設けられたアンプル収納部３４…とから構成されている。
　前記支持柱３１は、水平方向の断面形状が円弧状に湾曲した帯状のものであって、その下端部にはガイドパイプ３５が設けられている。このガイドパイプ３５は、アンプル収納具１６をその最下端のアンプル収納部３４まで引き上げてもキャップ１５から外れないようにするためのものである。なお、このガイドパイプ３５は、必ずしも必要とされるものではない。
　前記断熱部３２は、その外径が前記鞘管１７の内径とほぼ同径とされており、その上下方向の長さは前記キャップ１５の上下方向の厚さとほぼ同じとなっている。
　この断熱部３２は、またその内部がガラス繊維強化エポキシ樹脂などの合成樹脂からなり、周辺部が発泡ウレタン樹脂などの発泡樹脂から形成されており、断熱性能が高いものとなっている。
　図５に示すように、前記支持柱３１は前記断熱部の中心軸上には位置しておらず、支持柱３１が断熱部３２の側部に連設された状態となっている。
　前記アンプル収納部３４は、凍結保存すべき試料を封入した１個のアンプル３６を保持、収納する有底円筒のコップ状のもので、支持柱３１の側部にこれと一体的に設けられている。アンプル収納部３４の上下方向の間隔は、これにアンプル３６を収納したときに、アンプル３６の頂部とこれの上方のアンプル収納部３４の底部との間に５～１０ｍｍ程度の間隙が生じるようにそれらの間隔が決められている。
　また、このアンプル収納部３４は、その外径が前記断熱部３２の外径よりもわずかに小さくなっており、その中心軸と前記断熱部３２の中心軸とがほぼ一致するように前記支持柱３１に取り付けられている。
　また、凍結保存容器１１の容器本体１４の上端部には、図２に示すように、スポンジ、ゴムなど緩衝材からなるリング状のパッキング３７が固定されており、凍結保存容器１１が収納庫１２の定位置に収められた際に、このパッキング３７が収納庫１２の天板３８（図１参照）に押しつけられるようになっている。
　凍結保存容器１１を収納庫１２に収める際には、収納庫１２の扉を開いて収納庫１２内に格納されているトレー（図示略）を引き出し、このトレーに凍結保存容器１１を乗せて、凍結保存容器１１をその内部に押し込むことになる。凍結保存容器１１が定位置に到ると、凍結保存容器１１がわずかに上方に持ち上げられた状態で固定されるようになっており、これにより前記パッキング３７が前記天板３８の下面に密着することになる。
　凍結保存容器１１のキャップ１５の周縁部には、図２に示すように、ガス抜きパイプ３９がこれを貫通して設けられ、このガス抜きパイプ３９の上部には、ガス抜き弁４０が取り付けられ、これにより容器本体１４内で気化した低温液化ガスを容器本体１４内から抜き出すことができ、容器本体１４内が陰圧とならないように保つことができるようになっている。
　また、凍結保存容器１１のキャップ１５の周縁部には、図２に示すように、１個のアンプル入出庫作業用孔２９ａが設けられている。このアンプル入出庫作業用孔２９ａは、前記挿入孔２９と同様にキャップ１５をその厚さ方向（上下方向）に貫通する貫通孔であって、鞘管１７から一旦ハンドリングロボット１３によって抜き取られたアンプル収納具１６を挿入するためのものである。
　容器本体１４の内槽１８内には、上述のように、低温液化ガスの一部が気化した低温ガスが充満しており、この低温ガスが鞘管１７のガス透過孔３０…を通過してアンプル収納具１６に至り、アンプル収納具１６に保持されているアンプル３６を冷却し、凍結状態とする。
　これにより、多数のアンプル３６…を凍結状態で保存し、凍結保存することができる。
　なお、凍結保存容器１１に収容するアンプル３６は、予備凍結した状態のアンプルが一般的であるが、その他の状態のアンプルであってもよい。
　また、すべてのアンプル３６の胴部にその識別管理番号等の情報を記録したバーコードラベルが貼付されている（図示略）。
　この識別管理番号については、例えば各アンプル収納具１６の取っ手部３３あるいはそのアンプル収納具１６が挿入されている鞘管１７にそれぞれ第１識別符号（例えば、１、２、３…Ｎ）を付しておき、１本のアンプル収納具１６に収容されるアンプルの本数を８本と定め、上から順にＡ、Ｂ、Ｃ…Ｈとする第２識別符号を付することにすると、１本のアンプル２５を例えば「２－Ｂ」の識別管理番号により識別管理することができる。
　このような構造の凍結保存容器１１では、従来のものに比較して１個の凍結保存容器１１内に多数のアンプル３６を収容できる。また、アンプル収納具１６の１本当たりのアンプル収容数が少なくなるので、入出庫作業時にアンプル３６…が凍結保存容器１１外に取り出される回数が大きく減少し、アンプルへの着霜の頻度が低下する利点がある。
（収納庫）
　収納庫１２は、図１に示すように、１辺が例えば１０００ｍｍの立方体状の箱体であり、その内部には、凍結保存容器１１が収められるようになっており、その天板３８には、そのほぼ中心に円形の貫通孔が形成され、外部からこの貫通孔を介して収納庫１２内の凍結保存容器１１の開口部が望めるように構成されている。
　また、天板３８の一部であって、凍結保存容器１１の前記アンプル入出庫作業用孔２９ａの近傍の部分は、外方に向けて膨らんで作業テーブル３８ａとして機能するようになっている。
　さらに、図６に示すように、収納庫１２の作業テーブル３８ａには、２基のバーコードリーダー４６、４６が取り付けられている。これらのバーコードリーダー４６、４６は、凍結保存容器１１のアンプル入出庫作業用孔２９ａの近傍に配置され、このアンプル入出庫作業用孔２９ａに挿入されたアンプル収納具１６のアンプル３６に付されたバーコードを読み取るものである。この例ではそれぞれのバーコードリーダー４６とアンプル３６とを結ぶ２本の仮想線が形成する角度が１００～１２０度となるように配されている。
　なお、バーコードリーダー４６は、２基に限らず、１基であってもよい。
　また、収納庫１２の一方の側面に形成された扉４１を開閉することで、前述のように、収納庫１２から凍結保存容器１１を出し入れすることができる。
（ハンドリングロボット）
　ハンドリングロボット１３は、図１および図７に示すように、ロボット本体４２と入力装置４３と制御装置４４とから構成されている。
　収納庫１２の上方には、その四隅に立設された４本の柱とこれら４本の柱間に架け渡された４本の梁からなるフレーム４５が設けられており、このフレーム４５にロボット本体４２が取り付けられている。
　すなわち、フレーム４５には、一対の平行なＸ軸レール５１、５１が水平方向に取り付けられている。このＸ軸レール５１は、例えば滑らかな丸棒状のもので、フレーム４５の一方の端縁部とこれに対峙する他方の端縁部にそれぞれ配置されている。
　Ｘ軸レール５１、５１には、それぞれこのＸ軸レール５１を往復移動する一対のＸ軸架台５２、５２が装着されている。このＸ軸架台５２は、中空の円筒状の部材であって、その内部の中空部に前記Ｘ軸レール５１が挿通されて摺動し、Ｘ軸方向に往復移動するように構成されている。
　この一対のＸ軸架台５２、５２には、これらを繋ぐようにして２本の互いに平行な例えば丸棒状のＹ軸レール５３、５３が掛け渡されている。この一対のＹ軸レール５３、５３には、この一対のＹ軸レール５３、５３を往復移動する１個のＹ軸架台５４が取り付けられている。
　Ｙ軸架台５４は、一対の摺動体５５、５５とこの一対の摺動体５５、５５を繋ぐ連結体５６とから構成されている。
　摺動体５５は、中空円筒体からなり、その内部の中空部に前記Ｙ軸レール５３が挿通されて摺動し、Ｙ軸方向に往復移動するように構成されており、これによりＹ軸架台５４もＹ軸方向に往復移動することになる。
　Ｙ軸架台５４には、図１に示すように、１本のＺ軸レール５７が垂下して取り付けられている。このＺ軸レール５７は、その先端部が前記天板３８付近まで延びているものである。Ｚ軸レール５７には、把持ヘッド５８が上下動可能に取り付けられている。
　この把持ヘッド５８の下面には、図８に示すように、前記アンプル収納具１６の取っ手部３３を把持する一対の把持片５９、５９が設けられている。
　この一対の把持片５９、５９は、互いに接近もしくは離間するようになっており、これにより前記取っ手部３３を把持もしくは開放できるようになっている。
　この例では、前記取っ手部３３の形状は角柱状とされており、これにより把持片５９、５９で取っ手部３３を把持した際に、アンプル収納具１６のアンプル収容部３４の向きが定まり、その向きを操作者側とすることができる。また、バーコードの読み取り、アンプルの取り出し、収容操作が容易となる。
　Ｚ軸レール５７には、図１に示すように、下方に延びる棒状の脚部６１が取り付けられている。この脚部６１は、Ｚ軸レール５７に沿って上下動することが可能である。把持ヘッド５８には脚部６１のための貫通孔が形成されており、把持ヘッド５８がＺ軸レール５７及び脚部６１に沿って上下動することが可能である。脚部６１の下端部にはアンプル収納具１６の下端部を把持するクランプ６０が設けられている。このクランプ６０と前記一対の把持片５９、５９とによって、凍結保存容器１１から引き抜かれたアンプル収納具１６の上部と下部とがそれぞれ把持される。これにより、アンプル収納具１６の移動時の揺動が防止され、アンプル収納具１６を前記アンプル入出庫作業用挿孔２９ａに挿入することが容易となる。なお、把持ヘッド５８がアンプル収納具１６を引き抜くためにキャップ３上に接近した場合には、脚部６１がＺ軸レール５７の下端まで下がるとともにクランプ６０が開くことにより、把持ヘッド５８の把持片５９、５９の動作を妨害しないようにする。
　脚部６１は、上記の例に限らず、把持ヘッド５８に直接取り付けてもよい。この場合、脚部８１の形状を伸縮可能な形状にする。これにより、把持ヘッド５８がアンプル収納具１６を引き抜くためにキャップ３上に接近した場合には、脚部６１がキャップ３上で縮むとともにクランプ６０が開くこととなり、把持ヘッド５８の把持片５９、５９の動作が妨害されない。
　また、クランプ６０は、Ｚ軸レール５７に直接取り付けてもよい。この場合、クランプ６０はＺ軸レール５７に沿って上下動可能とする。これにより、把持ヘッド５８がアンプル収納具１０を引き抜くためにキャップ３上に接近した場合には、クランプ６０がＺ軸レール５７の下端まで下がるとともに開くこととなり、把持ヘッド５８の把持片５９、５９の動作が妨害されない。
　以上の構成により、把持ヘッド５８は、作業空間部内をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の三軸方向に自在に移動することができ、これにより、凍結保存容器１１に収容されている任意のアンプル収納具１６を引き抜き、さらに任意の位置まで移動させることができる。
　このような把持ヘッド５８の動作は、制御装置４４に内蔵されているプログラムによってよって制御され、以下の操作を実行するようになっている。
（ハンドリングロボットの動作）
　すなわち、前記入力装置４３にアンプルの識別管理番号を入力すると、把持ヘッド５８が目的のアンプル収納具１６を引き抜き、その下部をクランプ６０で保持し、この状態のアンプル収納具１６を前記アンプル入出庫作業用孔２９ａの直上にまで移動させ、さらにアンプル収納具１６をアンプル入出庫作業用孔２９ａに挿入し、目的のアンプル３６が前記アンプル入出庫作業用孔２９ａの開口縁部に来た時に停止する一連の動作を実行するものである。
　このロボットによるアンプルの取り出しおよび取り付け操作は、次のようにして行われる。
　初めに、収納庫１２内での凍結保存容器１１の位置が、凍結保存容器１１の出し入れによって僅かにずれることがあるので、その都度把持ヘッド５８の基準点（原点）を定める必要がある。
　この基準点の設定は、凍結保存容器１１から特定のアンプル収納具１６を所定の位置まで引き上げ、この位置に把持ヘッド５８の把持片５９、５９を移動させ、把持片５９、５９でその取っ手部３３を把持する。この状態で露出しているアンプル３６またはアンプル収容部３４についての前記識別管理番号を制御装置４４に入力してティーチングする操作を２～３個のアンプル収納具１６について実施することで行われる。前記識別管理番号は、グラフィックパネルなどの入力装置４３を用いて制御装置４４に入力される。
　また、ＸＹ軸については、予めキャップ１５の上面に任意の基準点（２点）を設け、各アンプル収納具１６の位置と基準点の位置は予めそれらの位置関係を制御装置４４に記憶させておき、凍結保存容器１１がずれた場合は、微調整の駆動によりロボット（レーザ光により視認可能）を基準点に戻し再記憶させる方法もあるが、これらに限定されるものではない。
　なお、Ｚ軸については、取っ手部３３の首下部を長めに取ることにより多少のずれに対して対応可能であるが、凍結保存容器１１の高さを容器１１の足元に取り付けたレベルアジャスターにより調整し、把持片５９、５９と取っ手部３３の位置を合わせることができる。
　以下、この実施形態における動作について説明する。
　前記入力装置４３に取り出すべきアンプルの識別管理番号を入力すると、制御装置４４が前記プログラムを実行し、ロボットの把持ヘッド５８が目的のアンプル収納具１６を凍結保存容器１１から引き抜き、クランプ６０でアンプル収納具１６の下部を保持し、この状態でアンプル収納具１６をアンプル入出庫作業用孔２９ａの直上の位置まで移動させる。
　ついで、アンプル収納具１６を前記アンプル入出庫作業用孔２９ａに挿入し、アンプル収納具１６に収められている複数のアンプルのうち、目的のアンプル３６がアンプル入出庫作業用孔２９ａの開口縁部まで降下した時にアンプル収納具１６の挿入を停止する。この際、アンプル収容具１６に収容されたアンプル３６が作業テーブル３８ａ側に面するようになっている。
　この時、２基のバーコードリーダー４６、４６がアンプル３６のバーコードを読み取り、その識別管理番号を制御装置４４に送る。
　制御装置４４では、バーコードリーダー４６、４６からの識別管理番号と入力装置４３からの識別管理番号を比較し、両者が一致した場合に目的のアンプルであることを確認し、表示灯、表示ブザーなどで表示する。
　操作者は、この表示を確認した後、アンプル収納具１６から目的のアンプルを取り出す。
　ついで、入力装置４３の「取出投入完了ボタン」を押すと、把持ヘッド５８は、そのアンプル収納具１６を前記アンプル入出庫作業用孔２９ａから引き抜き、凍結保存容器１１の元の位置に挿入して、出庫作業が終了する。
　なお、アンプル収納具１６を凍結保存容器１１の元の位置に挿入、あるいは前記アンプル入出庫作業用孔２９ａに挿入する際、アンプル収納具１６の断熱部３２の下部とガイドパイプ３５の下部の形状をそれぞれの胴部より細くなるようにテーパ状とすること（図示略）によって、よりスムースに挿入することができる。
　アンプルのアンプル収納具１６への収納にあっては、取り出しと同様にして、目的のアンプル収納具１６を前記凍結保存容器１１から引き上げ、前記アンプル入出庫作業用孔２９ａに挿入し、目的とする空のアンプル収容部３４を露出させる。
　この状態で、操作者が人手によりアンプル３６を空のアンプル収容部３４に収容する。
　この時、アンプルに付されたバーコードをバーコードリーダー４６、４６が読み取り、識別管理番号を制御装置４４に送って、入力装置４３に入力された識別管理号と比較し、目的のアンプルが目的のアンプル収容部３４に収容されたかを確認する。操作者がこの確認が取れたことを前述のように表示により知ると、入力装置４４の「取出投入完了ボタン」を押す。
　すると、ロボットの把持ヘッド５８は、そのアンプル収納具１６を前記アンプル入出庫作業用孔２９ａから引き抜き、前記凍結保存容器１１の元の位置に挿入して、入庫作業が終了し、待機位置に戻る。
　以上の動作では、凍結保存容器１１の挿入孔２９からアンプル収納具１６が完全に抜き取られ、ついでアンプル入出庫作業用孔２９ａに挿入されるまでの間に、アンプル収納具１６が大気に曝され、アンプル収納具１６およびこれに収容されているアンプル３６に霜が着くことが考えられる。
　しかしながら、アンプル収納具１６の挿入孔２９からの引き抜きからアンプル入出庫作業用孔２９ａへの挿入までの動作は、ハンドリングロボット１３によって行われるので、迅速になされ、大気に曝される時間が短く、着霜は比較的少ないものとなる。
　このため、バーコードリーダー４６によるアンプル３６のバーコードの読み取りにはさほど支障がなく、バーコードリーダー４６自体の読み取り能力も向上しているので、正確な読み取りが可能となる。
　この実施形態にあっては、前述のように、アンプル３６に付されたバーコードは確実に誤りなくバーコードリーダー４６、４６により読み取られる。このため、アンプル収納具１６から取り出されたあるいはアンプル収納具１６に収められたアンプルが目的のものであることが正確に確認でき、アンプルの取り違えを防止することができる。
　また、アンプルの入出庫作業のかなりの部分、特にアンプルの特定のための作業が自動的に行われ、操作者の負担が大幅に軽減される。
　さらに、目的とするアンプルがアンプル収納具１６の上部のアンプル収納部３４に収められている場合、アンプル収納具１６の大部分が凍結保存容器１１内に位置するので、この部分に存在するアンプルは冷却状態に保持される。このため、アンプルに無用な熱が加わる頻度が低減する。
　また、実際の試料等の凍結保存作業にあたっては、収納庫１２の作業テーブル３８ａが操作者側に向くように凍結保存装置が配置され、アンプル入出庫作業用孔２９ａが操作者の近くに来るようにされる。特に、凍結保存容器１１が大型になると、アンプル入出庫作業用孔２９ａを操作者の近くに位置させることが作業性の点で重要となる。
　さらに、本発明の凍結保存装置を複数台使用する場合には、実験室などの部屋の壁面に沿って並べて配置することになるが、このような場合でも、作業テーブル３８ａ、すなわちアンプル入出庫作業用孔２９ａが手前側にあれば、作業性がよく、凍結保存装置を隙間なく並べて配置でき、設置スペースが少なくて済む。
　本発明により、バイオ分野や医療分野、製薬分野、畜産分野における各研究機関や医療機関において、様々な生体試料を長期的に安定的に保存することを可能とする。

Claims (2)

  1. 　凍結保存容器と、この凍結保存容器を収納する収納庫と、この収納庫上に配されたハンドリングロボットを備え、
    　前記凍結保存容器は、低温液化ガスを貯える容器本体と、この容器本体の口部を閉じるとともに複数の挿入孔が上下方向に貫通して形成されたキャップと、このキャップの挿入孔に挿通可能に収容されたアンプル収納具を備え、このアンプル収納具が、支持柱とこの支持柱の上下方向に並んで取り付けられた複数のアンプル収納部とから構成され、かつキャップにはその上下方向に貫通するアンプル入出庫作業用孔が形成されたものであり、
    　前記収納庫は、凍結保存容器を出し入れ可能に収納するものであって、前記容器本体の口部に隣接し、かつ前記アンプル入出庫作業用孔の近傍に設けられた作業テーブルを有し、
    　前記ハンドリングロボットは、凍結保存容器の前記挿入孔から特定のアンプル収納具を引き抜き、前記アンプル入出庫作業用孔に挿入し、所定の位置で停止し、さらにアンプル入出庫作業用孔から引き抜き、元の挿入孔に挿入する把持ヘッドと、特定のアンプルの識別管理番号を入力する入力装置と、前記収納庫の作業テーブルに設けられてアンプルに付されたバーコードの識別管理番号を読み取るバーコードリーダーと、入力装置からの特定のアンプルの識別管理番号に基づいて把持ヘッドの動作を制御するとともに入力装置からの識別管理番号とバーコードリーダーからの識別管理番号とを比較する制御装置を備えたものである凍結保存装置。
  2. 　前記凍結保存容器が、前記キャップの挿入孔に挿入された鞘管をさらに備え、この鞘管にアンプル収納具が挿通可能に収められるものである請求項１に記載の凍結保存装置。
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