凍結保存装置
【課題】アンプルを収めたアンプル収納具を取出可能に備えた凍結保存容器において、アンプル収納具の特定に時間を要せず、アンプル収納具およびアンプルの取り違えが生じなくする。
【解決手段】凍結保存容器１１と収納庫１２とロボット１３を備え、凍結保存容器はそのキャップに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、収納庫は前記アンプル入出庫作業用孔２９ａの近傍に設けられた作業テーブルを３８ａ有し、ロボットは凍結保存容器からアンプル収納具を引き抜きアンプル入出庫作業用孔に挿入し所定位置で停止する把持ヘッド５８と、アンプルの識別管理番号を入力する入力装置４３と、アンプルのバーコードを読み取るバーコードリーダー４６と、入力装置からのアンプルの識別管理番号に基づき把持ヘッドの動作を制御し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を比較する制御装置４４を備える。
【解決手段】凍結保存容器１１と収納庫１２とロボット１３を備え、凍結保存容器はそのキャップに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、収納庫は前記アンプル入出庫作業用孔２９ａの近傍に設けられた作業テーブルを３８ａ有し、ロボットは凍結保存容器からアンプル収納具を引き抜きアンプル入出庫作業用孔に挿入し所定位置で停止する把持ヘッド５８と、アンプルの識別管理番号を入力する入力装置４３と、アンプルのバーコードを読み取るバーコードリーダー４６と、入力装置からのアンプルの識別管理番号に基づき把持ヘッドの動作を制御し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を比較する制御装置４４を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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
【０００４】
このような形態の凍結保存容器にあっては、数千個程度大量の凍結保存試料を封入した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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【特許文献１】特開２００５−１４３８７３号公報
【特許文献２】特開２００５−１５６１３６号公報
【特許文献３】実開平４−１５９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、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ことを特徴とする凍結保存装置である。
【００１４】
請求項２にかかる発明は、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を特徴とする請求項１記載の凍結保存装置である。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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内が陽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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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に近傍に配置され、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、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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、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。
【００４５】
ロボットの把持ヘッド５８には、図１に示すように、下方に延びる棒状の脚部５９が取り付けられており、この脚部５９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、アンプル収納具１６の引き抜き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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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符号を制御装置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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】本発明の凍結保存装置の一例を示す概略平面図である。
【図８】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。
【図９】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】
【００６５】
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
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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
【０００４】
このような形態の凍結保存容器にあっては、数千個程度大量の凍結保存試料を封入した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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【特許文献１】特開２００５−１４３８７３号公報
【特許文献２】特開２００５−１５６１３６号公報
【特許文献３】実開平４−１５９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、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ことを特徴とする凍結保存装置である。
【００１４】
請求項２にかかる発明は、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を特徴とする請求項１記載の凍結保存装置である。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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内が陽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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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に近傍に配置され、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、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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、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。
【００４５】
ロボットの把持ヘッド５８には、図１に示すように、下方に延びる棒状の脚部５９が取り付けられており、この脚部５９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、アンプル収納具１６の引き抜き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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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符号を制御装置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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】本発明の凍結保存装置の一例を示す概略平面図である。
【図８】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。
【図９】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】
【００６５】
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
【特許請求の範囲】
【請求項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ことを特徴とする凍結保存装置。
【請求項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ことを特徴とする請求項１記載の凍結保存装置。
【請求項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ことを特徴とする凍結保存装置。
【請求項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ことを特徴とする請求項１記載の凍結保存装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−９４３５９（Ｐ２０１０−９４３５９Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６８７７０（Ｐ２００８−２６８７７０）
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月１７日（２００８．１０．１７）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【Ｆターム（参考）】
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