JP6263115B2

JP6263115B2 - 低温保管システム

Info

Publication number: JP6263115B2
Application number: JP2014239566A
Authority: JP
Inventors: 西井　久雄; 久雄西井; 駒田　稔; 稔駒田
Original assignee: Tsubakimoto Chain Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2018-01-17
Anticipated expiration: 2034-11-27
Also published as: JP2016101993A

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、液体窒素等で冷却した−１５０℃等の超低温下で、医学、生物工学及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保管する低温保管システムに関する。

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縦方向に複数収容するカートリッジと、カートリッジを複数格納する−８０℃以下の低温保管庫（低温格納室）と、低温保管庫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。）。

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保管庫から取り出す際に、容器を複数保持した保管プレートが複数収容された保管ラックを低温保管庫から抜き出した後、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、所望の容器を低温保管庫から取り出す際に、保管ラックを低温保管庫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保管庫から作業室に取り出され、低温保管庫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。
また、保管ラックの上下方向が長く多段に保管プレートを保持するものであるため、取り出し作業に時間がかかるとともに、多くの所望しない保管プレートや容器が長時間低温保管庫の外に曝されることとなる。
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保管庫に戻した際に低温保管庫の温度が上昇し、また、開口から外気が進入することで、低温保管庫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、例えば、液体窒素等の冷却材によって低温保管庫内を−１５０℃等の超低温に設定した場合には、低温保管庫と作業室の温度差が大きいことから、一層顕著になる。

本発明は、これらの問題点を解決するものであり、簡便な構造で、保管対象の品質劣化を防止するとともに、冷却材にかかるコストを低減する低温保管システムを提供することを目的とするものである。

本発明に係る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、低温保管庫と、垂直軸を中心として互いに独立して回転可能な状態で前記低温保管庫内に上下に配置された複数の回転棚を備え、前記複数の回転棚のうち最下段の回転棚以外には、上下方向に貫通する移送用スリットが設けられ、前記複数の回転棚の上下に隣接する回転棚が、互いに回転を伝達する回転伝達手段を有し、最下段の回転棚は、低温保管庫内に設けられた庫内軸に回転可能に支持される軸受部と、回転中心軸と同軸の上方軸とを有し、中間の回転棚は、下方に隣接する回転棚の上方軸に回転可能に支持される軸受部と、回転中心軸と同軸の上方軸とを有し、最上段の回転棚は、下方に隣接する回転棚の上方軸に回転可能に支持される軸受部と、回転中心軸と同軸の低温保管庫の上方まで延びる上方軸とを有することにより、前記課題を解決するものである。

請求項１に係る低温保管システムによれば、低温保管庫と、垂直軸を中心として互いに独立して回転可能な状態で低温保管庫内に上下に配置された複数の回転棚を備え、複数の回転棚のうち最下段の回転棚以外には、上下方向に貫通する移送用スリットが設けられ、複数の回転棚の上下に隣接する回転棚が、互いに回転係合する係合部を有していることにより、回転伝達手段により回転棚の回転位置とそれより上方の回転棚の移送用スリットの位置関係の調整を行うことで、移送用スリットを通して任意の回転棚の任意の位置に保持された保管対象を上方に移送することが可能となり、保管対象の充分な保管量を確保しつつ、簡便な構造で、所望の保管対象を低温保管庫から取り出すことができる。
その結果、所望の保管対象以外の保管対象が低温保管庫から取り出されて温度が上昇することを抑制し、保管対象の品質劣化を防止できるとともに、温度が上昇した保管対象を低温保管庫内に戻すことによる低温保管庫の庫内温度の上昇を防止し、低温保管庫内を冷却する冷却材にかかるコストを低減できる。
また、移送用スリットを通して保管対象を上方に移送するという簡単な動作で低温保管庫内から保管対象を取り出すことが可能であるため、保管対象をハンドリングするハンドリング機構の構造を簡略化することができる。
さらに、保管対象を搬出入する際、保管すべき回転棚を所定の回転位置に位置決めできるため、低温保管庫の上方の開口を小さくすることができ、低温保管庫の温度上昇を抑え低温保管庫内を冷却する冷却材にかかるコストを低減できる。
また、最下段の回転棚は、低温保管庫内に設けられた庫内軸に回転可能に支持される軸受部と、回転中心軸と同軸の上方軸とを有し、中間の回転棚は、下方に隣接する回転棚の上方軸に回転可能に支持される軸受部と、回転中心軸と同軸の上方軸とを有し、最上段の回転棚は、下方に隣接する回転棚の上方軸に回転可能に支持される軸受部と、回転中心軸と同軸の低温保管庫の上方まで延びる上方軸とを有することにより、簡便な構造となる。

請求項２に記載の構成によれば、低温保管庫が、複数の回転棚のうち最上段の回転棚を回転駆動する駆動機構を有することにより、低温保管庫内に複雑な駆動機構を設置することなく最上段以外の回転棚を回転伝達手段により回転させることができ、構成を簡素化することが可能となる。
請求項３に記載の構成によれば、回転伝達手段が、上下に隣接する回転棚の上方軸と軸受部に対向して設けられた一対の係合突起からなることにより、可動部を設けることなく極めて単純な構造で、任意の隣接する上下の回転棚を相対的に回転位置調整する動作と、同一方向に同期して回転する動作とを行うことができる。
このことで、最上段の回転棚を回転させるだけで、任意の段の回転棚の任意の箇所を回転位置決めし、当該回転棚より上方の回転棚の移送用スリットと位置合わせすることが可能となり、構成を簡素化することが可能となる。
請求項４に記載の構成によれば、最上段の回転棚を所定の方向に複数回回転させるだけで、上方の回転棚から順次の移送スリットを上下方向に重なる位置とすることができる。
このことで、所望の段の回転棚の回転位置を保管対象が上方の開口直下となるようにした後に、それより上方の回転棚の移送用スリットを簡単に保管対象の上方に位置合わせでき、所定の位置に保持された保管対象に上方から直接アクセス可能となる。
また、自動化する際にも、低温保管庫内にセンサ等を設けることなく、回転角度のみ制御することで所望の位置決めができる。

請求項５に記載の構成によれば、複数の回転棚には、保管プレートを縦方向に多段に保持可能な保管ラックを保管する保管領域が複数設けられていることにより、回転棚の上下方向高さに合致した保管ラックを多数低温保管庫内に収容可能となり、回転棚の上下方向高さを小さくすることで、保管ラックを小さくすることが可能となる。
このことにより、任意の保管プレートを低温保管庫から取り出す際に、外部に同時に取り出される所望しない保管プレートの数を少なくでき、外部に取り出されている時間も少なくすることができ、また、低温保管庫の開口時間を短くすることができ、保管プレートや低温保管庫の温度上昇を防止することができる。
外部に取り出されている時間を少なくすることができることで発霜も抑制でき、保管対象のハンドリングに支障をきたすことを防止でき、また、識別用のコード等が付与されていた場合の読み取り精度の低下を防止できる。
請求項６に記載の構成によれば、複数の回転棚が、それぞれ回転停止を維持する回転規制機構を有することにより、システム全体の振動等々で回転棚の回転位置が変化することを防止でき、また、上下に隣接する回転棚が意図せず連れ回りすることを防止することも可能となる。

本発明の第１実施形態に係る低温保管システムの概略斜視図。図１に示す低温保管システムの低温保管庫内部の斜視図。図１に示す低温保管システムの断面斜視図。図１に示す低温保管システムの中間の回転棚の上方からの斜視図。図１に示す低温保管システムの中間の回転棚の下方からの斜視図。図１に示す低温保管システムの複数の回転棚の側面断面拡大図。図１に示す低温保管システムの回転伝達機構の説明図。本発明の第２実施形態の中間の回転棚の上方からの斜視図。本発明の第２実施形態の中間の回転棚の下方からの斜視図。本発明の第２実施形態の複数の回転棚の側面断面拡大図。本発明の第３実施形態の中間の回転棚の上方からの斜視図。本発明の第３実施形態の中間の回転棚の下方からの斜視図。本発明の第３実施形態の複数の回転棚の側面断面拡大図。参考例の複数の回転棚の側面断面図。

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であって、低温保管庫と、垂直軸を中心として互いに独立して回転可能な状態で前記低温保管庫内に上下に配置された複数の回転棚を備え、前記複数の回転棚のうち最下段の回転棚以外の回転ステージには、上下方向に貫通する移送用スリットが設けられ、前記複数の回転棚の上下に隣接する回転棚が、互いに回転を伝達する回転伝達手段を有し、最下段の回転棚は、低温保管庫内に設けられた庫内軸に回転可能に支持される軸受部と、回転中心軸と同軸の上方軸とを有し、中間の回転棚は、下方に隣接する回転棚の上方軸に回転可能に支持される軸受部と、回転中心軸と同軸の上方軸とを有し、最上段の回転棚は、下方に隣接する回転棚の上方軸に回転可能に支持される軸受部と、回転中心軸と同軸の低温保管庫の上方まで延びる上方軸とを有し、簡便な構造で、保管対象の品質劣化を防止するとともに、冷却材にかかるコストを低減するものであれば、その具体的な実施の態様は、いかなるものであっても何ら構わない。

本発明の第１実施形態である低温保管システム１００は、図１乃至図６に示すように、低温保管庫１１０と、垂直軸を中心として互いに独立して回転可能な状態で低温保管庫１１０内に上下に配置された複数の回転棚１２０を備えている。
低温保管庫１１０は断面円筒状の断熱容器であり、本実施形態では内部に液体窒素を注入することで、庫内は−１５０℃程度の超低温に設定されている。
低温保管庫１１０の上部には、保管対象Ｒを搬出入可能な開口部１１１が設けられている。
開口部１１１は、回転棚１２０に保持された保管対象Ｒを上下方向の動作で搬出入できる大きさであればよく、回転棚１２０が回転可能なことから、円周方向には保管対象Ｒの幅分の大きさであればよい。

複数の回転棚１２０のうち最下段の回転棚１２０ｂ以外の、最上段の回転棚１２０ｔ及び中間の回転棚１２０ｍには、上下方向に貫通する移送用スリット１２１が設けられている。
最下段の回転棚１２０ｂは、移送用スリットを有さず、低温保管庫１１０内に設けられた庫内軸１１３に回転可能に支持され、回転中心軸と同軸に、上方軸１３１ｂを有している。
中間の回転棚１２０ｍは、下方に隣接する回転棚１２０ｂ、１２０ｍの上方軸１３１ｂ、１３１ｍに回転可能に支持され、回転中心軸と同軸に、上方軸１３１ｂを有している。
最上段の回転棚１２０ｔは、下方に隣接する回転棚１２０ｍの上方軸１３１ｍに回転可能に支持され、回転中心軸と同軸に、上方軸１３１ｔを有している。

最上段の回転棚１２０ｔの上方軸１３１ｔは、低温保管庫１１０の上方まで延びるように設けられ、駆動機構としての回転ハンドル１３０が上方軸１３１ｔの低温保管庫１１０の庫外部分に設けられている。
隣接する一対の回転棚１２０の下方の回転棚１２０には、回転伝達手段として上方軸１３１から外周側に突出する係合突起１２２ｕが円周上に１箇所設けられ、上方の回転棚１２０には内周側に突出する係合突起１２２ｄが円周上に１箇所設けられている。
係合突起１２２ｕ、１２２ｄは、図７に示すように、回転を伝達せず独立して回転可能な領域が約１周分（正確には１周より係合突起の周方向厚み角度分少ない）あり、正逆とも、係合突起１２２ｕ、１２２ｄが当接した後は、同期して回転するように構成されている。
そして、いずれかの一方向（以下、「正方向」とする）に回転させて係合突起１２２ｕ、１２２ｄが当接した際に、その係合突起１２２ｕ、１２２ｄを有する上下の回転棚１２０の移送用スリット１２１が上下方向に重なるように構成されている。

以上のように構成された、本実施形態の低温保管システム１００において、例えば、最下段の回転棚１２０ｂの所定の位置に保持された保管対象を取り出す際の手順について説明する。
まず、回転ハンドル１３０を逆方向に回転し、全ての回転棚１２０が同期して回転した状態で、最下段の回転棚１２０ｂの所定の位置を開口部１１１の下方に位置させる。
次に、回転ハンドル１３０を正方向に回転し、最下段の回転棚１２０ｂの直上の回転棚１２０ｍが回転を始めた際に、その最初の回転で移送用スリット１２１を開口部１１１の下方に位置させる。
この結果、開口部１１１から移送用スリット１２１を介して最下段の回転棚１２０ｂの所定の位置に保持された保管対象に上方から直接アクセス可能となる。
また、自動化する際にも、低温保管庫１１０内にセンサ等を設けることなく、回転角度のみ制御することで所望の位置決めができる。

本実施形態では、低温保管庫１１０の外部からの操作で、各回転棚１２０の外周部を押圧固定する回転規制機構１１２が設けられている。
この回転規制機構１１２は、全体を同時に回転規制・解除するものであるが、各回転棚１２０を個別に回転規制・解除するように構成されていてもよい。
また、能動的に回転規制・解除するものであるが、常に摩擦等で制動力を加えるものや、一定の角度位置ごとに弾性的に自動的に係合・解除するような機構であってもよい。
また、本実施形態では、駆動機構としての回転ハンドル１３０を操作者が手動で回し、回転規制機構１１２を手動で操作し、取出治具Ｇにより保管対象Ｒを手動で搬出入するように構成されているが、駆動源を設けて自動化してもよい。

本発明の第２実施形態である低温保管システムの回転棚２２０は、図８乃至図１０に示すように、係合突起２２２を上方軸２３１に上下方向に長く形成し、回転伝達力を大きくしたものであり、その他の部分は、第１実施形態と同様である。

本発明の第３実施形態である低温保管システムの回転棚３２０は、図１１乃至図１３に示すように、係合突起３２２を上下方向に突出するように設けたものであり、その他の部分は、第１実施形態と同様である。

参考例

参考例である低温保管システムの回転棚４２０は、図１４に示すように、最上段の回転棚４２０ｔが、下方に延びて庫内軸受部４１４に軸受けされる下方軸４３４を有し、他の回転棚４２０ｍ、４２０ｂが、下方軸４３４が貫通する軸受部４３２を有するものであり、その他の部分は、第３実施形態と同様である。

以上の各実施形態は、回転棚が４段のものを示したが、保管対象の上下方向の高さに応じて何段としてもよい。
また、図面では、移送用スリットを約９０°の扇型としたが、下方の回転棚のいかなる位置に保持された保管対象でも、回転位置を変えることで上下方向に通過可能となる形状であれば、いかなる形状であってもよい。
さらに、回転棚に保管対象の保持位置及び姿勢を規定する位置決め部材を設けてもよく、特に、マイクロチューブ等の容器を保管プレートに多数整列保持し、保管ラックにその保管プレートを縦方向に多段に保持して、保管ラックを搬出入単位として保管する場合には、回転棚に格子状の区画部材を設けて複数の保管領域とした構造としてもよい。
また、回転ハンドルの回転角度を表示するメモリ等を設けることで、内部を確認することなく所望の回転棚の所望の位置を開口部の下方に位置決め可能となり、開口部の開放時間を短縮し、低温保管庫の庫内温度の上昇を防止し、低温保管庫内を冷却する冷却材にかかるコストを低減できる。
また、本発明に係る低温保管システムは、−１５０℃等の超低温の低温保管システムとして好適であるが、−８０℃や−２０℃等の低温保管システムに適用されてもよく、さらに、常温や高温の保管システムに適用されてもよい。

１００・・・低温保管システム
１１０４１０・・・低温保管庫
１１１４１１・・・開口部
１１２４１２・・・回転規制機構
１１３、３１３・・・庫内軸
４１４・・・庫内軸受部
１２０、２２０、３２０、４２０・・・回転棚
１２１、２２１、３２１、４２１・・・移送用スリット
１２２、２２２、３２２、４２２・・・係合突起（回転伝達手段）
１３０・・・回転ハンドル（駆動機構）
１３１、２３１、３３１、４３１・・・上方軸
１３２、２３２、３３２、４３２・・・軸受部
４３４・・・下方軸
Ｒ・・・保管ラック(保管対象)
Ｇ・・・取出治具

Claims

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、
低温保管庫と、垂直軸を中心として互いに独立して回転可能な状態で前記低温保管庫内に上下に配置された複数の回転棚を備え、
前記複数の回転棚のうち最下段の回転棚以外には、上下方向に貫通する移送用スリットが設けられ、
前記複数の回転棚の上下に隣接する回転棚が、互いに回転を伝達する回転伝達手段を有し、
最下段の回転棚は、低温保管庫内に設けられた庫内軸に回転可能に支持される軸受部と、回転中心軸と同軸の上方軸とを有し、
中間の回転棚は、下方に隣接する回転棚の上方軸に回転可能に支持される軸受部と、回転中心軸と同軸の上方軸とを有し、
最上段の回転棚は、下方に隣接する回転棚の上方軸に回転可能に支持される軸受部と、回転中心軸と同軸の低温保管庫の上方まで延びる上方軸とを有することを特徴とする低温保管システム。
前記低温保管庫が、前記複数の回転棚のうち最上段の回転棚を回転駆動する駆動機構を有す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。
前記回転伝達手段が、上下に隣接する回転棚の上方軸と軸受部に対向して設けられた一対の係合突起からな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。
前記上下に隣接する回転棚の上方軸と軸受部に対向して設けられた一対の係合突起は、所定の方向に回転させて当接した際に、該上下に隣接する回転棚の移送用スリットが上下方向に重なる位置となるように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の低温保管システム。
前記複数の回転棚には、保管プレートを縦方向に多段に保持可能な保管ラックを保管する保管領域が複数設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の低温保管システム。
前記複数の回転棚が、それぞれ回転停止を維持する回転規制機構を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の低温保管システム。