(57)【要約】【課題】霜付きを抑制しつつ、対象物の種類に応じた適正な温度制御を行う。【解決手段】実施形態の冷凍保管システムは、対象物を冷凍保管するための冷凍保管システムであって、対象物を保管可能な保管室と、保管室の内部に連通する前室と、保管室を冷却する主冷凍機と、前室を冷却する副冷凍機と、前室の内部の湿気を取り除く除湿装置と、副冷凍機を制御し、対象物の種類に基づいて前室の設定温度を変更する制御装置と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を冷凍保管するための冷凍保管システムであって、
前記対象物を保管可能な保管室と、
前記保管室の内部に連通する前室と、
前記保管室を冷却する主冷凍機と、
前記前室を冷却する副冷凍機と、
前記前室の内部の湿気を取り除く除湿装置と、
前記副冷凍機を制御し、前記対象物の種類に基づいて前記前室の設定温度を変更する制御装置と、を備えることを特徴とする冷凍保管システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記副冷凍機を制御し、前記対象物の種類に基づいて前記前室の冷却速度を変更することを特徴とする請求項１に記載の冷凍保管システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記副冷凍機を制御し、前記対象物の種類に基づいて前記前室の冷却速度を、第一冷却速度、前記第一冷却速度よりも遅い第二冷却速度、前記第二冷却速度よりも速い第三冷却速度の順に切り替えることを特徴とする請求項２に記載の冷凍保管システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記主冷凍機を制御し、前記対象物の種類に基づいて前記保管室を一定の温度に維持することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の冷凍保管システム。
【請求項５】
前記前室の容積は、前記保管室の容積よりも小さいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の冷凍保管システム。
【請求項６】
前記除湿装置は、
空気の湿気を取り除く除湿機と、
前記除湿機で除湿された乾燥空気を前記前室の内部に向けて送る送風機と、を備え、
前記制御装置は、前記送風機を制御し、前記前室の内部気圧を大気圧よりも高い陽圧とすることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の冷凍保管システム。
【請求項７】
前記前室の内部の空気を前記除湿装置に送る第一空気ラインと、
前記除湿装置で除湿された乾燥空気を前記前室の内部に送る第二空気ラインと、を更に備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の冷凍保管システム。
【請求項８】
前記保管室と前記前室とを連通させる連通ラインと、
前記連通ラインを開閉可能なバルブと、を更に備え、
前記制御装置は、前記バルブの開閉を制御し、前記保管室の内部気圧と前記前室の内部気圧とを同圧とすることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の冷凍保管システム。
【請求項９】
前記保管室は、
前記対象物を搬入可能な搬入口と、
前記搬入口を開閉可能な搬入扉と、
前記対象物を搬出可能な搬出口と、
前記搬出口を開閉可能な搬出扉と、を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の冷凍保管システム。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記搬入扉および前記搬出扉を制御し、
前記対象物が前記前室から前記保管室に搬入されるときに前記搬入扉を開き、前記対象物が前記保管室に搬入されたときに前記搬入扉を閉じ、
前記対象物が前記保管室から外部に搬出されるときに前記搬出扉を開き、
前記対象物が前記保管室に保管されているときに前記搬入扉および前記搬出扉を閉じることを特徴とする請求項９に記載の冷凍保管システム。
【請求項１１】
前記前室は、前記保管室に隣接して配置され、前記搬入口を通じて前記保管室の内部に連通していることを特徴とする請求項９または１０に記載の冷凍保管システム。
【請求項１２】
前記保管室に隣接して配置され、前記搬出口を通じて前記保管室の内部に連通する後室を更に備えることを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載の冷凍保管システム。
【請求項１３】
前記前室は、
前記対象物を導入可能な導入口と、
前記導入口を開閉可能な導入扉と、を有し、
前記前室に隣接して配置され、前記導入口を通じて前記前室の内部に連通する受入れ室を更に備えることを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項に記載の冷凍保管システム。
【請求項１４】
前記前室を冷却するための冷媒は、空気、ヘリウム、窒素、またはネオンであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の冷凍保管システム。
【請求項１５】
対象物を冷凍保管するための冷凍保管システムであって、
前記対象物を保管可能であり、前記対象物を搬入可能な搬入口と、前記搬入口を開閉可能な搬入扉と、前記対象物を搬出可能な搬出口と、前記搬出口を開閉可能な搬出扉と、を有する保管室と、
前記保管室に隣接して配置され、前記搬入口を通じて前記保管室の内部に連通し、前記保管室よりも容積が小さい前室と、
前記保管室を冷却する主冷凍機と、
冷媒として、空気、ヘリウム、窒素、またはネオンを用いて、前記前室を冷却する副冷凍機と、
前記前室の内部の湿気を取り除く除湿装置と、
前記副冷凍機を制御し、前記対象物の種類に基づいて前記前室の設定温度を変更する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記主冷凍機を制御し、前記対象物の種類に基づいて前記保管室を一定の温度に維持し、
前記制御装置は、前記副冷凍機を制御し、前記対象物の種類に基づいて前記前室の冷却速度を、第一冷却速度、前記第一冷却速度よりも遅い第二冷却速度、前記第二冷却速度よりも速い第三冷却速度の順に切り替えることを特徴とする冷凍保管システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍保管システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、細胞等の生体サンプルを冷凍保管するための装置が知られている。
例えば、特許文献１には、生体サンプルを収容可能なサンプル容器と、サンプル容器を通過させる複数の貫通孔を有する伝熱ブロックと、を備える生体サンプル凍結装置が開示されている。
一方、対象物を収容可能な保管庫を備え、保管庫の壁面を冷却する伝導冷却方式を採用した装置も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４２７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、細胞等の生体サンプルの冷凍保管においては、生体サンプルの凍結温度帯を素早く乗り切るための急速冷凍、凍結後の緩やかな冷却が必要とされる。しかし、従来の方法では、生体サンプルの種類に応じた適正な温度制御を行うことが困難であった。
一方、伝導冷却方式の装置においては、冷却面に霜が付きやすい傾向にある。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明は、霜付きを抑制しつつ、対象物の種類に応じた適正な温度制御を行うことが可能な冷凍保管システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る冷凍保管システムは、対象物を冷凍保管するための冷凍保管システムであって、前記対象物を保管可能な保管室と、前記保管室の内部に連通する前室と、前記保管室を冷却する主冷凍機と、前記前室を冷却する副冷凍機と、前記前室の内部の湿気を取り除く除湿装置と、前記副冷凍機を制御し、前記対象物の種類に基づいて前記前室の設定温度を変更する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、前室の内部の湿気を取り除く除湿装置を備えることで、前室の内面等に霜が付くことを抑制することができる。加えて、保管室の内部に連通する前室を備えることで、外気が保管室の内部にダイレクトに流入する可能性は低く、保管室の内部を乾燥雰囲気に維持しやすい。加えて、副冷凍機を制御し、対象物の種類に基づいて前室の設定温度を変更する制御装置を備えることで、対象物の種類に応じて前室の温度を最適化することができる。加えて、保管室を冷却する主冷凍機と、前室を冷却する副冷凍機と、を備えることで、保管室と前室との温度条件を独立に設定できるため、１つの冷凍機のみを備えた場合と比較して、対象物の冷却プロセスの多様化を図ることができる。したがって、霜付きを抑制しつつ、対象物の種類に応じた適正な温度制御を行うことができる。
【０００８】
本発明の一態様において、前記制御装置は、前記副冷凍機を制御し、前記対象物の種類に基づいて前記前室の冷却速度を変更してもよい。
この構成によれば、対象物の種類に応じて前室の冷却速度を最適化することができるため、対象物の種類に応じた適正な温度制御をより一層効果的に行うことができる。
【０００９】
本発明の一態様において、前記制御装置は、前記副冷凍機を制御し、前記対象物の種類に基づいて前記前室の冷却速度を、第一冷却速度、前記第一冷却速度よりも遅い第二冷却速度、前記第二冷却速度よりも速い第三冷却速度の順に切り替えてもよい。
この構成によれば、対象物の凍結温度帯を素早く乗り切るための急速冷凍、凍結後の緩やかな冷却、その後の急速冷却の順に冷却プロセスを行うことができるため、対象物として細胞等の生体サンプルを用いた場合の冷凍保管に好適である。
【００１０】
本発明の一態様において、前記制御装置は、前記主冷凍機を制御し、前記対象物の種類に基づいて前記保管室を一定の温度に維持してもよい。
この構成によれば、対象物の種類に応じて一定の温度で保管することができるため、対象物の保管温度を最適化することができる。
【００１１】
本発明の一態様において、前記前室の容積は、前記保管室の容積よりも小さくてもよい。
この構成によれば、前室の容積が保管室の容積以上の場合と比較して、前室の設定温度を変更しやすいため、対象物の種類に応じた適正な温度制御を容易に行うことができる。
【００１２】
本発明の一態様において、前記除湿装置は、空気の湿気を取り除く除湿機と、前記除湿機で除湿された乾燥空気を前記前室の内部に向けて送る送風機と、を備え、前記制御装置は、前記送風機を制御し、前記前室の内部気圧を大気圧よりも高い陽圧としてもよい。
この構成によれば、外気（湿り空気）が前室の内部に流入することを抑制できるため、前室の内面等への霜付きをより効果的に抑制することができる。
【００１３】
本発明の一態様において、前記前室の内部の空気を前記除湿装置に送る第一空気ラインと、前記除湿装置で除湿された乾燥空気を前記前室の内部に送る第二空気ラインと、を更に備えていてもよい。
この構成によれば、第一空気ラインを通じて前室の内部の空気が除湿装置に送られ、第二空気ラインを通じて乾燥空気が前室の内部に送られる空気の循環ラインが形成されるため、前室の内部を乾燥雰囲気に維持しやすい。このため、除湿装置を小型化し、省エネルギー化を図ることができる。したがって、省エネルギー化を図りつつ、霜付きを抑制することができる。
【００１４】
本発明の一態様において、前記保管室と前記前室とを連通させる連通ラインと、前記連通ラインを開閉可能なバルブと、を更に備え、前記制御装置は、前記バルブの開閉を制御し、前記保管室の内部気圧と前記前室の内部気圧とを同圧としてもよい。
この構成によれば、保管室の内部気圧と前室の内部気圧との間で気圧差が生じないため、対象物の保管圧力を最適化することができる。
【００１５】
本発明の一態様において、前記保管室は、前記対象物を搬入可能な搬入口と、前記搬入口を開閉可能な搬入扉と、前記対象物を搬出可能な搬出口と、前記搬出口を開閉可能な搬出扉と、を有していてもよい。
この構成によれば、対象物の搬入、対象物の保管、および対象物の搬出の一連の流れを形成することができる。加えて、対象物を搬入または搬出が可能な一つの開口のみを有する場合と比較して、対象物の搬入および搬出をスムーズに行うことができる。
【００１６】
本発明の一態様において、前記制御装置は、前記搬入扉および前記搬出扉を制御し、前記対象物が前記前室から前記保管室に搬入されるときに前記搬入扉を開き、前記対象物が前記保管室に搬入されたときに前記搬入扉を閉じ、前記対象物が前記保管室から外部に搬出されるときに前記搬出扉を開き、前記対象物が前記保管室に保管されているときに前記搬入扉および前記搬出扉を閉じてもよい。
この構成によれば、対象物の搬入、対象物の保管、および対象物の搬出の各タイミングに合わせて、搬入扉および搬出扉を自動的に開閉することができる。
【００１７】
本発明の一態様において、前記前室は、前記保管室に隣接して配置され、前記搬入口を通じて前記保管室の内部に連通していてもよい。
この構成によれば、前室から保管室への対象物の搬入をスムーズに行うことができる。加えて、前室が保管室から遠く離れて配置された場合と比較して、冷凍保管システムの小型化を図ることができる。
【００１８】
本発明の一態様において、前記保管室に隣接して配置され、前記搬出口を通じて前記保管室の内部に連通する後室を更に備えていてもよい。
この構成によれば、搬出口を通じて保管室の内部に連通する後室を備えることで、外気が保管室の内部にダイレクトに流入する可能性は低く、保管室の内部を乾燥雰囲気に維持しやすい。加えて、後室が保管室に隣接して配置されていることで、保管室から後室への対象物の搬出をスムーズに行うことができる。加えて、後室が保管室から遠く離れて配置された場合と比較して、冷凍保管システムの小型化を図ることができる。
【００１９】
本発明の一態様において、前記前室は、前記対象物を導入可能な導入口と、前記導入口を開閉可能な導入扉と、を有し、前記前室に隣接して配置され、前記導入口を通じて前記前室の内部に連通する受入れ室を更に備えていてもよい。
この構成によれば、導入口を通じて前室の内部に連通する受入れ室を備えることで、外気が前室の内部にダイレクトに流入する可能性は低く、前室の内部を乾燥雰囲気に維持しやすい。加えて、受入れ室が前室に隣接して配置されていることで、受入れ室から前室への対象物の導入をスムーズに行うことができる。加えて、受入れ室が前室から遠く離れて配置された場合と比較して、冷凍保管システムの小型化を図ることができる。
【００２０】
本発明の一態様において、前記前室を冷却するための冷媒は、空気、ヘリウム、窒素、またはネオンであってもよい。
この構成によれば、極低温（例えば、空気の場合は−８０℃から−１５０℃、ヘリウムの場合は−８０℃から−２５０℃）で対象物を冷凍することができる。加えて、フロンを用いないため、温暖化対策に好適である。
【００２１】
本発明の一態様に係る冷凍保管システムは、対象物を冷凍保管するための冷凍保管システムであって、前記対象物を保管可能であり、前記対象物を搬入可能な搬入口と、前記搬入口を開閉可能な搬入扉と、前記対象物を搬出可能な搬出口と、前記搬出口を開閉可能な搬出扉と、を有する保管室と、前記保管室に隣接して配置され、前記搬入口を通じて前記保管室の内部に連通し、前記保管室よりも容積が小さい前室と、前記保管室を冷却する主冷凍機と、冷媒として、空気、ヘリウム、窒素、またはネオンを用いて、前記前室を冷却する副冷凍機と、前記前室の内部の湿気を取り除く除湿装置と、前記副冷凍機を制御し、前記対象物の種類に基づいて前記前室の設定温度を変更する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記主冷凍機を制御し、前記対象物の種類に基づいて前記保管室を一定の温度に維持し、前記制御装置は、前記副冷凍機を制御し、前記対象物の種類に基づいて前記前室の冷却速度を、第一冷却速度、前記第一冷却速度よりも遅い第二冷却速度、前記第二冷却速度よりも速い第三冷却速度の順に切り替えることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、前室の内部の湿気を取り除く除湿装置を備えることで、前室の内面等に霜が付くことを抑制することができる。加えて、保管室の内部に連通する前室を備えることで、外気が保管室の内部にダイレクトに流入する可能性は低く、保管室の内部を乾燥雰囲気に維持しやすい。加えて、副冷凍機を制御し、対象物の種類に基づいて前室の設定温度を変更する制御装置を備えることで、対象物の種類に応じて前室の温度を最適化することができる。加えて、保管室を冷却する主冷凍機と、前室を冷却する副冷凍機と、を備えることで、保管室と前室との温度条件を独立に設定できるため、１つの冷凍機のみを備えた場合と比較して、対象物の冷却プロセスの多様化を図ることができる。したがって、霜付きを抑制しつつ、対象物の種類に応じた適正な温度制御を行うことができる。加えて、前室の容積が保管室の容積以上の場合と比較して、前室の設定温度を変更しやすいため、対象物の種類に応じた適正な温度制御を容易に行うことができる。加えて、冷媒として、空気、ヘリウム、窒素、またはネオンを用いて、前室を冷却することで、極低温（例えば、空気の場合は−８０℃から−１５０℃、ヘリウムの場合は−８０℃から−２５０℃）で対象物を冷凍することができる。加えて、フロンを用いないため、温暖化対策に好適である。加えて、制御装置は、主冷凍機を制御し、対象物の種類に基づいて保管室を一定の温度に維持することで、対象物の種類に応じて一定の温度で保管することができるため、対象物の保管温度を最適化することができる。加えて、制御装置は、副冷凍機を制御し、対象物の種類に基づいて前室の冷却速度を、第一冷却速度、第一冷却速度よりも遅い第二冷却速度、第二冷却速度よりも速い第三冷却速度の順に切り替えることで、対象物の凍結温度帯を素早く乗り切るための急速冷凍、凍結後の緩やかな冷却、その後の急速冷却の順に冷却プロセスを行うことができるため、対象物として細胞等の生体サンプルを用いた場合の冷凍保管に好適である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、霜付きを抑制しつつ、対象物の種類に応じた適正な温度制御を行うことが可能な冷凍保管システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態に係る冷凍保管システムの概略図。
【図２】実施形態に係る空気の流れの説明図。
【図３】実施形態に係る副冷凍機の制御の一例の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。各図において、同一構成については同一の符号を付す。実施形態においては、冷凍保管システムの一例として、対象物としてデオキシリボ核酸（ＤＮＡ）および細胞等の生体サンプルを用い、生体サンプルの移送手段としてピックアップ装置を用いた冷凍保管システムを挙げて説明する。
【００２６】
［冷凍保管システム１］
図１に示すように、冷凍保管システム１は、対象物（生体サンプル）を保管可能な保管室２と、搬入口２２を通じて保管室２の内部に連通する前室３と、導入口２１を通じて前室３の内部に連通する受入れ室４と、搬出口２３を通じて保管室２の内部に連通する後室５と、保管室２を冷却する主冷凍機６と、前室３を冷却する副冷凍機７と、前室３の内部の湿気を取り除く除湿装置８と、前室３の内部の空気を除湿装置８に送る第一空気ライン９と、除湿装置８で除湿された乾燥空気を前室３の内部に送る第二空気ライン１０と、保管室２と前室３とを連通させる連通ライン１１と、連通ライン１１を開閉可能なバルブ１２と、冷凍保管システム１の各構成要素を統括制御する制御装置１３と、を備える。
【００２７】
［保管室２］
保管室２は、極低温（例えば−８０℃から−１５０℃）で対象物を冷凍保管する保管庫である。保管室２は、水平方向に対向する第一壁２ａおよび第二壁２ｂを有する直方体箱状をなしている。保管室２の内部には、複数の対象物を収容可能な収容ケースと、対象物を移送可能なピッキング装置と、が設けられている（不図示）。
【００２８】
保管室２は、対象物を搬入可能な搬入口２２と、搬入口２２を開閉可能な搬入扉２７と、対象物を搬出可能な搬出口２３と、搬出口２３を開閉可能な搬出扉２８と、を有する。搬入口２２および搬入扉２７は、保管室２の第一壁２ａに設けられている。搬出口２３および搬出扉２８は、保管室２の第二壁２ｂに設けられている。対象物の保管時において、搬入扉２７および搬出扉２８は閉じられている。
【００２９】
［前室３］
前室３は、保管室２の第一壁２ａに隣接して配置されている。前室３は、保管室２に搬入される対象物を予め冷却する予冷室として機能する。前室３は、保管室２の第一壁２ａに沿う直方体箱状をなしている。前室３の内部には、対象物を載置可能な載置台と、対象物を移送可能なピッキング装置と、が設けられている（不図示）。
【００３０】
前室３の容積は、保管室２の容積よりも小さい。前室３は、対象物を導入可能な導入口２１と、導入口２１を開閉可能な導入扉２６と、を有する。導入口２１は、前室３の側壁３ａにおいて、水平方向で搬入口２２と対向する位置に設けられている。
【００３１】
［受入れ室４］
受入れ室４は、前室３の側壁３ａに隣接して配置されている。受入れ室４は、前室３に導入される対象物を予め受け入れる予備室として機能する。受入れ室４は、前室３の側壁３ａに沿う直方体箱状をなしている。受入れ室４の内部には、対象物を載置可能な載置台と、対象物を移送可能なピッキング装置と、が設けられている（不図示）。
【００３２】
受入れ室４の容積は、保管室２の容積よりも小さい。受入れ室４は、対象物を受け入れ可能な受入れ口２０と、受入れ口２０を開閉可能な受入れ扉２５と、を有する。受入れ口２０は、受入れ室４の側壁４ａにおいて、水平方向で導入口２１と対向する位置に設けられている。図中矢印Ｅ１は、対象物の受入れ方向（導入方向）を示す。
【００３３】
［後室５］
後室５は、保管室２の第二壁２ｂに隣接して配置されている。後室５は、保管室２から搬出された対象物を解凍する解凍室として機能する。後室５は、保管室２の第二壁２ｂに沿う直方体箱状をなしている。後室５の内部には、対象物を載置可能な載置台と、対象物を移送可能なピッキング装置と、が設けられている（不図示）。
【００３４】
後室５の容積は、保管室２の容積よりも小さい。後室５は、対象物を導出可能な導出口２４と、導出口２４を開閉可能な導出扉２９と、を有する。導出口２４は、後室５の側壁５ａにおいて、水平方向で搬出口２３と対向する位置に設けられている。図中矢印Ｅ２は、対象物の導出方向を示す。
【００３５】
［主冷凍機６］
主冷凍機６は、保管室２の上壁２ｃの近傍に配置されている。例えば、主冷凍機６は、空冷式の冷凍機である。主冷凍機６は、冷媒として空気を用いて保管室２を冷却する。
実施形態によれば、主冷凍機６として空冷式の冷凍機を用いることで、水源が無い場所でも運転可能となる。加えて、冷却水の確保から開放される。
【００３６】
図１において、符号１５は保管室２の内部の空気を主冷凍機６に送る第一ライン、符号１６は主冷凍機６で冷却された空気を保管室２の内部に送る第二ラインをそれぞれ示す。図２において、矢印Ｃ１は第一ライン１５における空気の流れ、矢印Ｃ２は第二ライン１６における空気の流れをそれぞれ示す。
この構成によれば、第一ライン１５を通じて保管室２の内部の空気が主冷凍機６に送られ、第二ライン１６を通じて冷却空気が保管室２の内部に送られる空気の循環ラインが形成されるため、保管室２の内部を低温雰囲気（例えば−８０℃から−１５０℃の温度雰囲気）に維持しやすい。
【００３７】
［副冷凍機７］
図１に示すように、副冷凍機７は、前室３の上壁３ｃの近傍に配置されている。例えば、副冷凍機７は、蓄冷器式冷凍機である。例えば、蓄冷器式冷凍機としては、スターリング冷凍機、ギフォード・マクマホン冷凍機（ＧＭ冷凍機）などが挙げられる。副冷凍機７は、冷媒として空気を用いて前室３を冷却する。これにより、前室３の内部を低温雰囲気（例えば−８０℃から−１５０℃の温度雰囲気）に設定することができる。
【００３８】
図１において、符号１７は空気（外気）の導入ライン（外気導入ライン）、符号１８は副冷凍機７で冷却された空気を前室３の内部に送る冷却空気供給ラインをそれぞれ示す。冷却空気供給ライン１８において副冷凍機７と前室３の上面との間には、連通ライン１１の第一端が接続されている。連通ライン１１の第二端は、保管室２の上壁２ｃを介して保管室２の内部空間に臨んでいる。
【００３９】
［除湿装置８］
除湿装置８は、空気の湿気を取り除く除湿機３０と、除湿機３０で除湿された乾燥空気を前室３の内部へ送る送風機３１と、を備える。除湿装置８は、前室３内部の空気に含まれる水蒸気量を、前室３内部の空気温度（目標温度）に対する飽和水蒸気量以下にする。例えば、除湿装置８は、−８０℃から−１５０℃の目標温度に対し飽和水蒸気量以下となるように除湿する。
【００４０】
図中符号３２は、内部熱交換器を示す。内部熱交換器３２は、除湿装置８とは別個独立に設けられている。なお、内部熱交換器３２は、除湿装置８に組み込まれていてもよい。
【００４１】
［空気の流れ］
図２に示すように、第一空気ライン９は、前室３の内部の空気を除湿装置８に送る。第二空気ライン１０は、除湿装置８で除湿された乾燥空気を副冷凍機７（前室３の内部）に送る。以下、各空気ラインにおいて、空気の流れ方向上流側を単に「上流側」、空気の流れ方向下流側を単に「下流側」ともいう。
【００４２】
第一空気ライン９の上流端は、前室３の上壁を介して前室３の内部空間に臨んでいる。第一空気ライン９の下流端は、除湿装置８（不図示の吸着ゾーン）に接続されている。図中矢印Ａ１は、第一空気ライン９における空気の流れを示す。前室３の内部の空気は、第一空気ライン９を通じ、内部熱交換器３２を介して除湿装置８に送られる。
【００４３】
第二空気ライン１０の上流端は、除湿装置８（不図示の吸着ゾーン）に接続されている。第二空気ライン１０の下流端は、副冷凍機７に接続されている。図中矢印Ａ２は、第二空気ライン１０における空気の流れを示す。除湿装置８で除湿された乾燥空気は、第二空気ライン１０を通じ、内部熱交換器３２を介して副冷凍機７に送られる。副冷凍機７に送られた乾燥空気は、副冷凍機７を介し、冷却空気供給ライン１８を通じて、冷却乾燥空気として前室３の内部に送られる。
【００４４】
連通ライン１１の上流端は、冷却空気供給ライン１８に接続されている。連通ライン１１の下流端は、保管室２の内部空間に臨んでいる。図中矢印Ｂ１は、連通ライン１１における空気の流れを示す。バルブ１２が開いている場合、冷却空気供給ライン１８を通じて前室３の内部に向かう空気の一部は、連通ライン１１を通じて、保管室２の内部に送られる。図中矢印Ｂ２は、外気導入ライン１７における空気の流れを示す。
【００４５】
［制御装置１３］
制御装置１３は、主冷凍機６を制御し、対象物の種類に基づいて保管室２の一定の温度に維持する。実施形態において主冷凍機６の冷媒は空気であるため、制御装置１３は、保管室２の温度を、例えば−８０℃から−１５０℃の温度範囲で一定に維持することができる。
【００４６】
制御装置１３は、副冷凍機７を制御し、対象物の種類に基づいて前室３の設定温度および前室３の冷却速度を変更する。実施形態において前室３の冷媒は空気であるため、制御装置１３は、前室３の設定温度を、例えば−８０℃から−１５０℃の温度範囲で変更することができる。
【００４７】
例えば、制御装置１３は、生体サンプルの種類に応じた温度制御プログラムを記憶する記憶部（不図示）を備える。例えば、生体サンプルの情報は、不図示の入力装置に入力される。制御装置１３は、入力装置に入力された生体サンプルの情報に基づいて、温度制御プログラムを決定する。制御装置１３は、決定した温度制御プログラムに基づいて、主冷凍機６および副冷凍機７を制御する。
【００４８】
図３は、実施形態に係る副冷凍機７の制御の一例の説明図である。図３において、横軸は時間、縦軸は温度をそれぞれ示す。制御装置１３は、副冷凍機７を制御し、対象物の種類に基づいて前室３の冷却速度を、第一冷却速度、第一冷却速度よりも遅い第二冷却速度、第二冷却速度よりも速い第三冷却速度の順に切り替える。すなわち、制御装置１３は、副冷凍機７を制御し、対象物の種類に基づいて前室３を、急冷、緩冷、急冷の順に、三段階で温度制御する。例えば、制御装置１３は、前室３を、第一冷却速度で第一温度Ｔ１（例えば０℃）まで素早く冷却した後、第二冷却速度で第二温度Ｔ２（例えば−４０℃）まで緩やかに冷却し、その後、第三冷却速度で第三温度Ｔ３（例えば−８０℃）まで素早く冷却する。
【００４９】
図２に示すように、制御装置１３は、送風機３１を制御し、前室３の内部気圧を大気圧よりも高い陽圧とする。
制御装置１３は、バルブ１２の開閉を制御し、保管室２の内部気圧と前室３の内部気圧とを同圧とする。
【００５０】
制御装置１３は、各扉２６〜２９を制御する。
制御装置１３は、対象物が外部から受入れ室４に入るときに受入れ扉２５を開き、対象物が受入れ室４に入ったときに受入れ扉２５を閉じる。
制御装置１３は、対象物が受入れ室４から前室３に入るときに導入扉２６を開き、対象物が前室３に入ったときに導入扉２６を閉じる。
制御装置１３は、対象物が前室３から保管室２に搬入されるときに搬入扉２７を開き、対象物が保管室２に搬入されたときに搬入扉２７を閉じる。
制御装置１３は、対象物が保管室２から後室５に搬出されるときに搬出扉２８を開く。制御装置１３は、対象物が保管室２に保管されているときに搬入扉２７および搬出扉２８を閉じる。
制御装置１３は、対象物が後室５から外部に出るときに導出扉２９を開き、対象物が外部に出たときに導出扉２９を閉じる。
【００５１】
以上説明したように、上記実施形態に係る冷凍保管システム１は、対象物を冷凍保管するための冷凍保管システムであって、対象物を保管可能な保管室２と、保管室２の内部に連通する前室３と、保管室２を冷却する主冷凍機６と、前室３を冷却する副冷凍機７と、前室３の内部の湿気を取り除く除湿装置８と、副冷凍機７を制御し、対象物の種類に基づいて前室３の設定温度を変更する制御装置１３と、を備える。
【００５２】
この構成によれば、前室３の内部の湿気を取り除く除湿装置８を備えることで、前室３の内面等に霜が付くことを抑制することができる。加えて、保管室２の内部に連通する前室３を備えることで、外気が保管室２の内部にダイレクトに流入する可能性は低く、保管室２の内部を乾燥雰囲気に維持しやすい。加えて、副冷凍機７を制御し、対象物の種類に基づいて前室３の設定温度を変更する制御装置１３を備えることで、対象物の種類に応じて前室３の温度を最適化することができる。加えて、保管室２を冷却する主冷凍機６と、前室３を冷却する副冷凍機７と、を備えることで、保管室２と前室３との温度条件を独立に設定できるため、１つの冷凍機のみを備えた場合と比較して、対象物の冷却プロセスの多様化を図ることができる。したがって、霜付きを抑制しつつ、対象物の種類に応じた適正な温度制御を行うことができる。
【００５３】
上記実施形態において、制御装置１３は、副冷凍機７を制御し、対象物の種類に基づいて前室３の冷却速度を変更することで、以下の効果を奏する。
この構成によれば、対象物の種類に応じて前室３の冷却速度を最適化することができるため、対象物の種類に応じた適正な温度制御をより一層効果的に行うことができる。
【００５４】
上記実施形態において、制御装置１３は、副冷凍機７を制御し、対象物の種類に基づいて前室３の冷却速度を、第一冷却速度、第一冷却速度よりも遅い第二冷却速度、第二冷却速度よりも速い第三冷却速度の順に切り替えることで、以下の効果を奏する。
この構成によれば、対象物の凍結温度帯を素早く乗り切るための急速冷凍、凍結後の緩やかな冷却、その後の急速冷却の順に冷却プロセスを行うことができるため、対象物として細胞等の生体サンプルを用いた場合の冷凍保管に好適である。
【００５５】
上記実施形態において、制御装置１３は、主冷凍機６を制御し、対象物の種類に基づいて保管室２を一定の温度に維持することで、以下の効果を奏する。
この構成によれば、対象物の種類に応じて一定の温度で保管することができるため、対象物の保管温度を最適化することができる。
【００５６】
上記実施形態において、前室３の容積は、保管室２の容積よりも小さいことで、以下の効果を奏する。
この構成によれば、前室３の容積が保管室２の容積以上の場合と比較して、前室３の設定温度を変更しやすいため、対象物の種類に応じた適正な温度制御を容易に行うことができる。
【００５７】
上記実施形態において、除湿装置８は、空気の湿気を取り除く除湿機３０と、除湿機３０で除湿された乾燥空気を前室３の内部に向けて送る送風機３１と、を備え、制御装置１３は、送風機３１を制御し、前室３の内部気圧を大気圧よりも高い陽圧とすることで、以下の効果を奏する。
この構成によれば、外気（湿り空気）が前室３の内部に流入することを抑制できるため、前室３の内面等への霜付きをより効果的に抑制することができる。
【００５８】
上記実施形態において、前室３の内部の空気を除湿装置８に送る第一空気ライン９と、除湿装置８で除湿された乾燥空気を前室３の内部に送る第二空気ライン１０と、を備えることで、以下の効果を奏する。
この構成によれば、第一空気ライン９を通じて前室３の内部の空気が除湿装置８に送られ、第二空気ライン１０を通じて乾燥空気が前室３の内部に送られる空気の循環ラインが形成されるため、前室３の内部を乾燥雰囲気に維持しやすい。このため、除湿装置８を小型化し、省エネルギー化を図ることができる。したがって、省エネルギー化を図りつつ、霜付きを抑制することができる。
【００５９】
上記実施形態において、保管室２と前室３とを連通させる連通ライン１１と、連通ライン１１を開閉可能なバルブ１２と、を備え、制御装置１３は、バルブ１２の開閉を制御し、保管室２の内部気圧と前室３の内部気圧とを同圧とすることで、以下の効果を奏する。
この構成によれば、保管室２の内部気圧と前室３の内部気圧との間で気圧差が生じないため、対象物の保管圧力を最適化することができる。
【００６０】
上記実施形態において、保管室２は、対象物を搬入可能な搬入口２２と、搬入口２２を開閉可能な搬入扉２７と、対象物を搬出可能な搬出口２３と、搬出口２３を開閉可能な搬出扉２８と、を有することで、以下の効果を奏する。
この構成によれば、対象物の搬入、対象物の保管、および対象物の搬出の一連の流れを形成することができる。加えて、対象物を搬入または搬出が可能な一つの開口のみを有する場合と比較して、対象物の搬入および搬出をスムーズに行うことができる。
【００６１】
上記実施形態において、制御装置１３は、搬入扉２７および搬出扉２８を制御し、対象物が前室３から保管室２に搬入されるときに搬入扉２７を開き、対象物が保管室２に搬入されたときに搬入扉２７を閉じ、対象物が保管室２から外部に搬出されるときに搬出扉２８を開き、対象物が保管室２に保管されているときに搬入扉２７および搬出扉２８を閉じることで、以下の効果を奏する。
この構成によれば、対象物の搬入、対象物の保管、および対象物の搬出の各タイミングに合わせて、搬入扉２７および搬出扉２８を自動的に開閉することができる。
【００６２】
上記実施形態において、前室３は、保管室２に隣接して配置され、搬入口２２を通じて保管室２の内部に連通していることで、以下の効果を奏する。
この構成によれば、前室３から保管室２への対象物の搬入をスムーズに行うことができる。加えて、前室３が保管室２から遠く離れて配置された場合と比較して、冷凍保管システム１の小型化を図ることができる。
【００６３】
上記実施形態において、保管室２に隣接して配置され、搬出口２３を通じて保管室２の内部に連通する後室５を備えることで、以下の効果を奏する。
この構成によれば、搬出口２３を通じて保管室２の内部に連通する後室５を備えることで、外気が保管室２の内部にダイレクトに流入する可能性は低く、保管室２の内部を乾燥雰囲気に維持しやすい。加えて、後室５が保管室２に隣接して配置されていることで、保管室２から後室５への対象物の搬出をスムーズに行うことができる。加えて、後室５が保管室２から遠く離れて配置された場合と比較して、冷凍保管システム１の小型化を図ることができる。
【００６４】
上記実施形態において、前室３は、対象物を導入可能な導入口２１と、導入口２１を開閉可能な導入扉２６と、を有し、前室３に隣接して配置され、導入口２１を通じて前室３の内部に連通する受入れ室４を備えることで、以下の効果を奏する。
この構成によれば、導入口２１を通じて前室３の内部に連通する受入れ室４を備えることで、外気が前室３の内部にダイレクトに流入する可能性は低く、前室３の内部を乾燥雰囲気に維持しやすい。加えて、受入れ室４が前室３に隣接して配置されていることで、受入れ室４から前室３への対象物の導入をスムーズに行うことができる。加えて、受入れ室４が前室３から遠く離れて配置された場合と比較して、冷凍保管システム１の小型化を図ることができる。
【００６５】
上記実施形態において、前室３を冷却するための冷媒は、空気であることで、以下の効果を奏する。
この構成によれば、極低温（例えば、−８０℃から−１５０℃）で対象物を冷凍することができる。加えて、フロンを用いないため、温暖化対策に好適である。
【００６６】
［変形例］
上記実施形態では、前室３および保管室２を冷却するための冷媒が空気である例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、前室３および保管室２を冷却するための冷媒は、ヘリウム、窒素、またはネオンであってもよい。前室３および保管室２を冷却するための冷媒がヘリウムである場合、液体窒素温度以下の極低温（例えば、−８０℃から−２５０℃）で対象物を冷凍することができる。
【００６７】
上記実施形態では、前室３の内部の空気を除湿装置８に送る第一空気ライン９と、除湿装置８で除湿された乾燥空気を前室３の内部に送る第二空気ライン１０と、を備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、除湿装置８で除湿された乾燥空気を前室３の内部に送るラインのみを備えていてもよい。すなわち、循環ラインを形成さず、ワンパス方式で空気を送る構成であってもよい。
【００６８】
例えば、図１に示すように、除湿装置８で除湿された乾燥空気を主冷凍機６に送る第三空気ライン１９を更に備えていてもよい。図１の例では、第三空気ライン１９は、第二空気ライン１０における除湿装置８と内部熱交換器３２との間の部分から分岐して主冷凍機６に接続されている。図２において矢印Ｄ１は、第三空気ライン１９における空気の流れを示す。
【００６９】
上記実施形態では、冷凍保管システム１は、受入れ室４および後室５を備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、冷凍保管システム１は、受入れ室４および後室５を備えていなくてもよい。すなわち、冷凍保管システム１は、受入れ室４および後室５の少なくとも一方を備えていなくてもよい。
【００７０】
上記実施形態では、前室３が副冷凍機７のみによって冷却される例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、前室３は、副冷凍機７と、対象物を一対の金属板に接触させることで冷却するコンタクトフリーザとによって冷却されてもよい。例えば、前室３は、副冷凍機７と、対象物をメッシュに乗せて周囲から冷気を吹きかけることで冷却するサーモジャックフリーザとによって冷却されてもよい。すなわち、前室３は、副冷凍機７と、コンタクトフリーザおよびサーモジャックフリーザの少なくとも一方とを組み合わせた構造によって冷却されてもよい。
【００７１】
上記実施形態では、対象物として生体サンプルを用い、移送手段として生体サンプルを搬送するピックアップ装置を用いた冷凍保管システムを挙げて説明したが、これに限らない。例えば、対象物として生体サンプル以外（例えば化学製品など）を用いてもよい。例えば、移送手段としてピックアップ装置以外（例えば、搬送ロボットなど）を用いてもよい。
【００７２】
上記実施形態では、冷凍保管システム１として、受入れ室４、前室３、保管室２および後室５が直線状に並ぶ直線タイプを挙げて説明したが、これに限らない。例えば、冷凍保管システムは、直線タイプに対して前室３、受入れ室４および後室５の少なくとも一つの位置を変更したタイプなどに適用してもよい。
【００７３】
なお、本発明の技術範囲は上述した実施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。
【符号の説明】
【００７４】
１…冷凍保管システム、２…保管室、３…前室、４…受入れ室、５…後室、６…主冷凍機、７…副冷凍機、８…除湿装置、９…第一空気ライン、１０…第二空気ライン、１１…連通ライン、１２…バルブ、１３…制御装置、２１…導入口、２２…搬入口、２３…搬出口、２６…導入扉、２７…搬入扉、２８…搬出扉、３０…除湿機、３１…送風機
【図１】
2019187257.tif 000003
【図２】
2019187257.tif 000004
【図３】
2019187257.tif 000005