(57)【要約】自動低温保管装置（１）およびそれに関連した方法が、クリティカル・サンプルに関連した保管および回収についての革命的方法であるサンプル処理管理システムを提供している。容器内のサンプルが二酸化炭素または窒素の掃気等のような乾燥ガスの掃気により自動的に除湿された気密の雰囲気制御付きチャンバー（６０）によりロボットを用いて保管され、回収されている。この掃気は周辺湿度を希望の相対湿度（ＲＨ）、例えば、約１５％ＲＨ未満に短時間で低下させ、事実上霜の堆積を無くしている。マイクロプレートが例えばバーコード技術を用いて、系統的に特定される。雰囲気制御付きチャンバー（６０）を一方向通過で、容器（即ち、サンプル）がロボットにより回転機構（４３）に移される。この機構（４３）が、容器を、回転台（２０）のような保管手段上の派生ネスト位置に、または、固定アドレス（２７、２８）のひとつに移送する。
2004507703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超低温で容器を保管するための自動保管回収装置で、
冷凍室が側壁を有する冷凍室、
前記冷凍室内に配置され、容器を保持するための保管回転台、
前記側壁上に配置された雰囲気制御付きチャンバー、
前記チャンバーの雰囲気を制御するための雰囲気系、及び
置換え機構を具備し、その置換え機構が、
チャンバー出し入れ位置にある間に、前記置換え機構と前記雰囲気制御付きチャンバーの間で容器を置換え、
回転台出し入れ位置にある間に、前記置換え機構と前記回転台の間で容器を置換える
ように構成されており、
前記チャンバーが、
容器を外部から搬入し、または、外部に置くとき、前記置換え機構から容器を隔離し、
容器を前記チャンバーと前記置換え機構の間で出し入れするとき、その容器を外部から隔離する
ように構成されている、
自動保管回収装置。
【請求項２】
さらに、前記チャンバーが、
外部ドア、その外部ドアが前記チャンバーと外部の間で容器を置換えるのに適合していること、および、
内部ドア、その内部ドアが前記チャンバーと前記置換え機構の間で容器を置換えるのに適合していること、
から成ることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項３】
さらに、前記チャンバーが、
外部に最も近い外側位置と前記置換え機構に最も近い内側位置の間で、その容器を輸送するために前記チャンバーにスライド可能に取付けられた輸送トレー、を含むことを特徴とする請求項１の装置。
【請求項４】
さらに、前記制御付きチャンバーが、
前記輸送トレーを外部位置と内部位置の間で、また、一般的にその間の任意の位置に移送するために前記輸送トレーに動作可能に接続されたモーター、
前記モーターが前記冷凍室の外側に配置されていること、
が含まれていることを特徴とする請求項３の装置。
【請求項５】
前記雰囲気系には前記チャンバーを除湿し、かつ、前記チャンバーを冷却するための乾燥ガス供給部が含まれていることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項６】
前記チャンバーには書込み装置が含まれていることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項７】
前記チャンバーにはその容器が前記チャンバーに挿入され、また、回収されたときにその容器を特定するために読取り装置が含まれていることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項８】
さらに、制御システムが含まれ、前記制御システムがそれらの動作を制御するために、前記回転台、前記置換え機構およびチャンバーに動作可能に接続されていることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項９】
前記制御システムには、その装置内に保管され、また、その装置から回収される容器に関するデータを処理するために、プロセッサーが含まれることを特徴とする請求項８の装置。
【請求項１０】
前記制御システムには、その装置内に保管され、また、その装置から回収される容器の内容に関するデータを処理するために、プロセッサーが含まれることを特徴とする請求項８の装置。
【請求項１１】
さらに、その装置に動作可能に接続されたユーザー・ステーションが含まれ、前記ユーザー・ステーションがその容器に関するデータを前記プロセッサーに入力するためのデータ入力手段を含んでいることを特徴とする請求項８の装置。
【請求項１２】
前記置換え機構には、
前記回転台または前記チャンバーとその容器の置換えをするために前記置換えトレーを移送する取出し（ｐｉｃｋｉｎｇ）機構、
が含まれることを特徴とする請求項１の装置、
【請求項１３】
さらに、前記置換え機構が、
その容器を保持する構造の置換えトレー、
を含むことを特徴とする請求項１２の装置。
【請求項１４】
さらに、前記置換え機構には、
前記置換え機構を複数の離散性高さに垂直に移送するように構成された垂直輸送機構、
が含まれることを特徴とする請求項１２の装置。
【請求項１５】
さらに、前記置換え機構には、
回転輸送機構、その回転輸送機構が前記置換え機構を複数の離散性円周位置に回転する構造になっていること、
が含まれることを特徴とする請求項１４の装置。
【請求項１６】
前記円周位置には、その置換え機構が、
チャンバー出し入れ位置にあるとき、前記雰囲気制御付きチャンバーと、選ばれた容器を置換えること、および、
回転台出し入れ位置にあるとき、前記回転台と、選ばれた容器を置換えること、
ができる位置に対応した回転方向での位置合わせ機能を含むことを特徴とする請求項１５の装置。
【請求項１７】
さらに、
前記置換え機構を複数の離散性円周方向に回転するために前記回転輸送機構に動作可能に接続されたモーター、および、
そのモーターが前記冷凍室の外側に配置されていること、
を含むことを特徴とする請求項１５の装置。
【請求項１８】
前記離散性高さには、置換え機構が、
そのチャンバー出し入れ位置にある間に、前記雰囲気制御付きチャンバーと、選ばれた容器を置換える、および、
その回転台出し入れ位置にある間に、前記回転台と、選ばれた容器を置換える、
ことができる高さに対応した高さが含まれることを特徴とする請求項１４の装置。
【請求項１９】
さらに、
前記置換え機構を離散性高さに垂直に移送するために前記垂直輸送機構に動作可能に接続されたモーター、
そのモーターが前記冷凍室の外側に配置されていること、
が含まれている請求項１４の装置。
【請求項２０】
さらに、
前記取出し機構による実質的水平移送を、その容器がその延長しない位置に残っている間に、その容器の置換え中に用いるための延長した位置と後退した位置の間で行うために、前記取出し機構に動作可能に接続されたモーター、および、
そのモーターが前記冷凍室の外側に配置されていること、
が含まれている請求項１２の装置。
【請求項２１】
さらに、前記回転台には、円周に配置された垂直ラック（ｒａｃｋ）の環状リングが含まれていることを特徴とする請求項１の装置。
【請求項２２】
さらに、前記回転台には、複数の保管容器を保持するために保管トレーが含まれていることを特徴とする請求項２１の装置。
【請求項２３】
前記保管トレーが調節可能に取付けられていることを特徴とする請求項２２の装置。
【請求項２４】
さらに、前記回転台には上側の水平上部板と下側の水平支持板が含まれることを特徴とする請求項２１の装置。
【請求項２５】
前記垂直ラックを前記置換え機構と位置合わせをするために、前記回転台が回転可能になっていることを特徴とする請求項２１の装置。
【請求項２６】
さらに、前記回転台を回転するために前記回転台に動作可能に接続されたモーターが含まれ、かつ、そのモーターが前記冷凍室の外側に配置されていることを特徴とする請求項２１の装置。
【請求項２７】
超低温で容器を保管するための自動保管回収装置で、
容器を冷凍するための冷凍手段、
容器を保持するために前記冷凍手段内に配置された保管手段、
外部と前記冷凍手段の間で容器の置換えを行うためのチャンバー手段、
前記チャンバー手段の雰囲気を制御するための雰囲気系の制御手段、及び
チャンバー出し入れ位置にある間に、前記置換え手段と前記チャンバー手段の間で容器の置換えを行い、
保管部出し入れ位置にある間に、前記置換え手段と前記保管手段の間で容器を置換える置換え手段を具備し、
前記チャンバー手段が、
容器を外部から搬入する、または、外部に置くときに前記置換え手段から容器を隔離し、
前記チャンバー手段と前記置換え手段の間で容器を出し入れするときにその外部からその容器を隔離する、
装置。
【請求項２８】
超低温で容器を保管するための自動保管回収装置で、
冷凍室、その冷凍室が側壁を有すること、
その容器を保持するために前記冷凍室内に配置された保管装置、
前記側壁内に配置された雰囲気制御付きチャンバー、
前記チャンバーの雰囲気を制御するための雰囲気系、
置換え機構で、
チャンバー出し入れ位置にあるときに、前記置換え機構と前記雰囲気制御付きチャンバーの間で容器を置換える、および、
装置出し入れ位置にあるときに、前記置換え機構と前記保管装置の間で容器を置換える、
ように構成された置換え機構、および、
前記チャンバーの構成が、
容器を外部から搬入するとき、または、外部に置くときに、前記置換え機構から容器を隔離する、および、
容器を前記チャンバーと前記置換え機構の間で出し入れするときに、その外部からその容器を隔離する、
ようになっていること、
を含んでいる前記の装置。
【請求項２９】
前記保管装置を前記置換え機構と位置合わせするために前記保管装置が可動になっていることを特徴とする請求項２８の装置。
【請求項３０】
前記保管装置が静止していることを特徴とする請求項２８の装置。
【請求項３１】
超低温で冷凍室に容器を自動的に搬入し、保管するための方法で、
前記冷凍室内に回転台を設けること、
容器を雰囲気制御付きチャンバーに搬入すること、
その容器が前記チャンバー内に残っている所定の時間、前記チャンバーを隔離しながら、前記チャンバーの雰囲気を制御すること、
前記チャンバーを外部から隔離しながら前記チャンバーから前記冷凍室にその容器を回収すること、
その容器を前記回転台内に保管すること、
を含む前記の方法。
【請求項３２】
超低温で冷凍室内に容器を自動的に保管し、回収する方法で、
前記の冷凍室内に回転台を設けること、
雰囲気制御付きチャンバーを設けること、
前記チャンバーが外部から隔離されている間に、前記冷凍室から前記雰囲気制御付きチャンバーに、保管されていて容器を回収すること、
その容器が前記チャンバー内に留まっている所定時間、前記チャンバーを隔離しながら、前記チャンバーの雰囲気を制御すること、および、
前記チャンバーが前記冷凍室から隔離されている間に、取出しのためにその容器を差し出すこと、
を含む前記の方法。
【請求項３３】
前記のその容器を差し出すことには、取出しのためにその容器をその外部に排出することが含まれることを特徴とする請求項３２の方法。
【請求項３４】
超低温で自動化装置の冷凍室内に容器を自動的に搬入し、保管するための方法で、その装置に、
冷凍室、その冷凍室が側壁を有すること、
その容器を保持するために前記冷凍室内に配置された保管回転台、
前記側壁に配置された雰囲気制御付きチャンバー、
前記チャンバーの雰囲気を制御するための雰囲気制御系、
置換え機構、その置換え機構が
チャンバー出し入れ位置にある間に、前記置換え機構と前記雰囲気制御付きチャンバーの間で容器を置換える、および、
回転台出し入れ位置にある間に、前記置換え機構と前記回転台の間で容器を置換える、
ように構成されていること、
前記チャンバーが、
容器が外部から搬入され、または、外部に置かれるとき、前記置換え機構から容器を隔離する、および、
前記チャンバーと前記置換え機構の間で容器を出し入れするとき、その容器をその外部から隔離する、
ように構成されていること、
が含まれている前記の方法。
【請求項３５】
超低温で、自動化装置の冷凍室内で容器を自動的に保管し、回収するための方法で、前記の装置に、
冷凍室、その冷凍室が側壁を有すること、
その容器を保持するために前記冷凍室内に配置された保管回転台、
前記側壁に配置された雰囲気制御付きチャンバー、
前記チャンバーの雰囲気を制御するための雰囲気制御系
置換え機構、その置換え機構が、
チャンバー出し入れ位置にある間に、前記置換え機構と前記雰囲気制御付きチャンバーの間で容器を置換える、および、
回転台出し入れ位置にある間に、前記置換え機構と前記回転台の間で容器を置換える、
ように構成されていること、および、
前記チャンバーが、
容器を外部から搬入し、または、外部に置くとき、前記置換え機構からその容器を隔離する、および、
容器を前記チャンバーと前記置換え機構の間で出し入れするとき、その容器をその外部から隔離する、
ように構成されていること、
が含まれている前記の方法。
【請求項３６】
超低温で、自動化装置の冷凍室で容器を自動的に保管し、回収するための方法で、前記の装置には、
容器を冷凍するための冷凍手段、
その容器を保持するために前記冷凍手段内に配置された保管手段、
その外部と前記冷凍手段の間で容器を置換えるためのチャンバー手段。
前記のチャンバー手段の雰囲気を制御するための雰囲気系の制御手段、
置換え手段で、
チャンバー出し入れ位置にある間に、前記置換え手段と前記チャンバー手段の間で容器を置換えること、および、
保管部出し入れ位置にある間に、前記置換え手段と前記保管手段の間で容器を置換えること、
のための置換え手段、および、
前記チャンバー手段が、
容器が外部から搬入され、または、外部に置かれるとき、前記置換え手段からその容器を隔離すること、および、
容器が前記チャンバー手段と前記置換え手段の間で出し入れするとき、その外部からその容器を隔離すること、
のためであること、
が含まれている前記の方法。
【請求項３７】
超低温の自動装置の冷凍室内の容器を自動的に保管し、回収するための方法で、前記の装置には、
その容器を冷凍するための冷凍手段、
容器を保持するために前記冷凍手段内に配置された保管手段、
外部と前記冷凍手段の間で容器を置換えるためのチャンバー手段、
前記チャンバー手段の雰囲気を制御するための雰囲気系の制御手段、
置換え手段、その置換え手段が、
チャンバー出し入れ位置にあるときに、前記置換え手段と前記チャンバー手段の間で容器を置換えること、および、
保管部出し入れ位置にあるときに、前記置換え手段と前記保管手段の間で容器を置換えること
のためであること、および、
前記チャンバー手段が、
容器を外部から搬入され、または、外部に置かれるとき、前記置換え手段からその容器を隔離すること、および、
容器を前記チャンバー手段と前記置換え手段の間で出し入れするとき、その外部からその容器を隔離すること、
のためであること、
が含まれている前記の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［優先権主張］
本申請書は”Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｒｅｔｒｉｅｖａｌ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｆｒｅｅｚｅｒｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｔｈｅｒｅｏｆ”と題する米国仮出願番号６０／２２７，１６６（２０００年８月２３日付け）、おおび、”Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ Ｒｅｔｒｉｅｖａｌ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｆｒｅｅｚｅｒｓ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｔｈｅｒｅｏｆ”と題する６０／２９９，５９７（２００１年６月２０日付け）に基づく優先権を主張している。その開示内容全体は参考用として本明細書に組込まれている。
【０００２】
［産業上の利用分野］
本発明は超低温冷凍庫用の自動保管回収装置に、より詳細には、内部の保管品目に関連する雰囲気の全体的品質を改善する装置に関する。
【０００３】
［従来の技術およびその課題］
生物工学および医療科学の進歩で、数が継続的に増加している種々の生物学的サンプルの分析を必要としている。多くの生物学的サンプルは、将来の参照、分析または使用のためにそれらを保管するために、凍結温度を下回る温度で保管しなければならない。例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、細胞および蛋白のサンプル、さらに、これらのサンプルの種々の分析を行うのに必要な試薬を、生物学的製品の信頼できる分析を阻害する劣化を防ぐために超低温で保管しなければならない。
【０００４】
一般的に、生体分子、細胞および組織の（形態的および活性面での）長期的保管を成功させるには、−８０℃を下回る保管が必要である。しかしながら、保管期間および生きている細胞を回復する能力は約−１９６℃で劇的に向上する（−１９６℃は液体窒素の沸点である）。Ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙは低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓ）の用語は−１５０℃（華氏−２３８度またはケルビン尺度の絶対０度より１２３度高い温度）を下回る全温度に適用されると示唆している。一部の科学者は上限として酸素の公称沸点（摂氏−１８３度または華氏−２９７度）を考えている。超低温（ｕｌｔｒａ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）の用語は多分全ての標準機構が公式には認めていない。しかしながら、冷凍庫とは約−５℃から−２０℃で運転する保管装置を云い、超低温（ｕｌｔｒａ ｌｏｗ）が約−５０℃から約−９０℃で運転している。また、低温（ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ）冷凍庫は約−１４０℃から−１９６℃で運転している。
【０００５】
通常の研究室用冷凍室からのサンプリングの配置と回収に関連して多くの問題がある。例えば、通常の冷凍室では、サンプルの容器は、利用できるスペースの最大活用のために、お互いの前および上で保管しなければならない。容器が標準サイズで、それゆえ、容易に積み上げられる場合でも、また、サンプルの位置明細書が維持されている場合でも、希望の容器を回収するために、手操作で、容器周辺の並べ替えを必要としている。これには、予想される長期間、冷凍庫のドアを開けたままにする必要があるので問題がある。冷凍庫のドアを開いたままにすることにより、冷凍室の内部温度が一時的に上昇して、冷凍庫のドア近くに収容されているサンプルの解凍を生じうる。冷凍庫が閉じられると、温度が低下し、サンプルが再凍結する。この凍結と解凍の反復がサンプル劣化を早める。冷凍庫のドアを開いたままにすることは、冷凍室内に霜を形成することにもなる。ドアの開放を繰り返すことで、結果的に、容器を冷凍室の底部に、または、お互いに霜により凍結することがある。結果として、容器の霜を壊すためにドアの開放期間を長くしなければならなくなり、問題を悪化させるだけである。
【０００６】
病院、研究施設、医薬品の臨床研究室で高品質のバイオ保管所の必要性が高まっていて、サンプルの品質を高め、保管を組織的に行い、全ての標本に短時間で近づけ、その容器内に保管されている全ての標本の電子記録を維持する自動超低温保管装置のマーケットになっている。
【０００７】
Ｖａｇｏに対する米国特許第５，９２１，１０２号は参考用に本明細書に組込まれているが、特に自動挿入・回収機能を持つ保管装置を用いている。Ｖａｇｏの方法の欠点は、冷凍庫および種々の置換え装置に関連する雰囲気制御が無いことと、他の機能と側面であるが、それに限定されない。
【０００８】
それゆえ、当該分野には、他のことと共に、より組織化された保管・回収の装置、低温保管コンパートメント内での湿気と霜の蓄積を減らすこと、サンプル取出しによる温度変動を少なくすること、全ての標本に高速かつランダムに接近できることを行える自動低温保管装置およびそれに関連する方法のニーズがある。
【０００９】
［課題を解決するための方法］
本発明の自動低温保管装置およびそれに関連した方法は、クリティカル・サンプルの保管と回収の革命的方法であるサンプル処理管理システムを提供している。そのシステム−研究施設自動化での有意な技術的打開策−は、実証可能な最初の超低温ロボット・システムである。容器内のサンプルは二酸化炭素または窒素の掃気等のような乾燥ガスの掃気により自動的に除湿された気密の雰囲気制御付きチャンバー（アクセス手段）によりロボットを用いて保管され、回収されている。この掃気は周辺湿度を希望の相対湿度（ＲＨ）、例えば、約１５％ＲＨ未満に短時間で低下させ、事実上霜の堆積を無くしている。マイクロプレートまたは保管容器等が例えばバーコード技術を用いて、系統的に特定される。雰囲気制御付きチャンバーを一方向通過で、容器（即ち、サンプル）がロボットにより回転機構に移される。この機構が、容器を、回転台のような保管手段上の派生ネスト位置（ｄｅｒｉｖｅｄ ｎｅｓｔ ｌｏｃａｔｉｏｎ）に、または、固定アドレスのひとつに移送する。回転台および固定ネストは合計容量１，０００個の標準マイクロプレートを有しているが、例示的目的に過ぎない。種々の容量で設計できることを想定している。
【００１０】
本発明の自動保管回収装置およびその関連する方法の好ましい実施例は、約−５０℃から約−９０℃の超低温で動作している。装置が−５０℃から周辺温度以上までの範囲で動作しうることを認識すべきである。本発明の冷凍室の通常設計による動作温度は約−８０℃である。本発明は約−１４０℃から約−９０℃までの範囲の超低温より冷たい状態で動作することを想定していることに留意すべきである。便宜的に、冷凍庫が何らかの理由−メンテナンスまたは予定通りの休止−で停止した場合、液体二酸化炭素をシステムに圧送できて、それを約−７８℃に維持する。装置の超低温冷凍庫の設定温度（約−７８℃）を液体二酸化炭素のボンベを設置することによりバックアップできる。
【００１１】
第一の側面として、本発明は、超低温または他の好ましい温度で容器を保管するための自動保管回収装置を特徴としている。装置の構成は：冷凍室（その冷凍室は側壁を有している）、その容器を保持するために冷凍室内に配置された保管用回転台、側壁上に配置された雰囲気制御付きチャンバー、そのチャンバーの雰囲気を制御するための雰囲気系、置換え機構の構成から成っている。置換え機構の構成目的は：チャンバー出し入れ位置内にある間に置換え機構と雰囲気制御付きチャンバーの間で容器を置換えること、および、回転台出し入れ位置内にある間に置換え機構と回転台の間で容器を置換えること、である。さらに、そのチャンバーの構成目的は：容器が外部から搬入または外部に配置されたときにその容器を置換え機構から隔離すること、および、チャンバーと置換え機構の間で容器の出し入れをするとき、その容器を外部から隔離すること、である。
【００１２】
一部の実施例では、回転台を固定保管ラックに置換えることができ、また、追加の保管ラックを追加しうる。置換え機構の構成目的は、ラック出し入れ位置にあるとき、その置換え機構とラックの間で容器を置換えることである。
【００１３】
第二の側面で、本発明は超低温または他の好ましい温度で、容器を保管するために自動保管回収装置を提供している。装置の構成は：容器を冷凍するための冷凍手段、容器を保持するために冷凍手段内に配置された保管手段、外部と冷凍手段の間で容器を置換えるためのチャンバー手段、チャンバー手段の雰囲気を制御するための雰囲気系の制御手段、および、置換え手段、である。その置換え手段の目的は：チャンバー出し入れ位置にあるとき、置換え手段とチャンバー手段の間で容器を置換えること、および、保管部出し入れ位置にあるとき、置換え位置と保管手段の間で容器を置換えること、である。チャンバー手段の目的は：容器を外部から搬入または外部に配置するときに、容器を置換え手段から隔離すること、および、容器がチャンバー手段と上記置換え手段の間で出し入れするとき、容器を外部から隔離すること、である。
【００１４】
第三の側面として、本発明は自動化装置の冷凍室内で容器を保管し、かつ、回収するための方法だけでなく、自動的に容器を搬入し、保管するための方法を提供している。装置の構成は：容器を冷凍するための冷凍手段、容器を保持するための冷凍手段内に配置された保管手段、外部と冷凍手段の間で容器を置換えるためのチャンバー手段、チャンバー手段の雰囲気を制御するための雰囲気系の制御手段、および、置換え手段、である。置換え手段の目的は、チャンバー出し入れ位置にあるとき、置換え手段とチャンバー手段の間で容器を置換えること、および、保管部出し入れ位置にあるとき、置換え手段と保管手段の間で容器を置換えることである。チャンバー手段の目的は：容器を外部から搬入するとき、または、外部に置くときに置換え手段から容器を隔離すること、および、容器がチャンバー手段と上記置換え手段の間で容器の出し入れをするとき、容器を外部から隔離すること、である。
【００１５】
本発明の超低温冷凍庫用自動保管回収装置、および、それに関連する方法の利点は、その装置はスタンド・アローン・モードで使用でき、または、完全自動化ラボラトリーに組込むこともできる。多数のサンプルの長期保管を必要とする大規模施設だけでなく、小規模施設のニーズにも適合するように規模調節を行える。
【００１６】
本発明の他の利点は、装置を既存の超低温冷凍庫に対するスライド・イン装置として設計できることで、低温のハードウエア要素の数と冷凍庫自体の実際の変更の両方を最小限にして、冷凍室から隔離できるように大部分のハードウエアをドア内に保持している。約−８０℃の設計温度に連続的に曝される可動要素の数が少なく、製造コストを低減している。
【００１７】
本発明の別の利点は、サンプル品質の改善、運転コストの低減、自動化保管回収装置のメンテナンス低減に帰因している。
【００１８】
最後になるが、本発明の利点は、証明済みの信頼できる方法で、超低温自動化とユーザー・フレンドリーの情報技術を提供していることである。
【００１９】
これらおよび他の目標は、ここで開示されている本発明の利点と特徴と共に、以下に示す説明、図面および請求項からさらに明らかになるであろう。
【００２０】
本発明自体だけでなく、本発明の前述の、および、他の目的、特徴、利点は、添付した図面と共に読むことで、好ましい実施例に関する以下の説明から完全に理解されよう。
【００２１】
【実施例】
ここで、図面に注目すると、本発明は図１の平面図および図２Ａの透視図に概略的に示されている。これには自動保管回収装置１が含まれていて、その自動保管回収装置１は、冷凍室１０内に配置された１以上の保管回転台２０、１以上のオプションの固定ラック２７、２８、置換え機構４０、雰囲気制御付きチャンバー６０を有している。その雰囲気制御付きチャンバー６０は一般的に冷凍室１０または関連するハウジング２の壁１１に配置されている。中央制御システム８０は、保管用回転台２０，置換え機構４０および雰囲気制御付きチャンバー６０に、その作動を制御するために結合されている。一般に、制御システム８０は装置の動作を制御して、容器を外部から雰囲気制御付きチャンバー６０に搭載して、置換え機構により回収されて、冷凍室１０内の回転台２０上に挿入するようにする。その後、保管された容器は置換え機構４０により回転台４０から回収でき、かつ、雰囲気制御付きチャンバー６０を通して外部へ取出すのに利用できる。
【００２２】
図２Ｂはハウジングのコンパートメントおよび（または）ドアの壁１１の部分的透視図を示す。雰囲気制御付きチャンバー６０とタッチスクリーンのインターフェース８２が壁１１に取付けられている。後で論じるように、制御システムとコンピューター・システムには、タッチスクリーンのインターフェース８２を用いて直接に、および（または）、スタンド・アローンのパーソナル・コンピューターまたはローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）により遠隔操作でアクセスできる。
【００２３】
次ぎに、図３および４Ａ−４Ｂに最も良く示されているように、雰囲気制御付きチャンバー６０の詳細を示す。特に望ましい特徴は、保管容器の挿入と回収の間、雰囲気制御付きチャンバー６０が、冷凍室１０の内部に周辺の湿り空気が入るのを防ぐことである。チャンバー６０は内部ドア６１と外部ドア６２を有し、内部ドア６１では冷凍室１０とチャンバー６０の間を連絡でき、外部ドア ６２では外部環境（または隣接領域）とチャンバー６０の間を連絡できる。チャンバー６０は雰囲気制御系６６を有していて、、内部ドア６１が開く前にチャンバー６０内でその空気を冷却し、除湿するために、空気掃気能力を提供している。走査読取り装置６５は好ましくはバーコード・リーダーで、チャンバー６０内に位置していて、保管容器をチャンバー６０に挿入するとき、および、チャンバー６０から回収するとき、その保管容器を特定する。保管容器に対する情報は読取り装置６５から中央および（または）リモートのプロセッサーに伝送される。
【００２４】
さらに、図３および４Ａ−４Ｂを参照すると、保管容器３は２個のチャンネル６７、６８にスライド可能に取付けられた輸送トレー６３により運ばれる。外部ドア６２が開いているとき、点線で示したように、輸送トレー６３は、容器３を外部に輸送できる。代わりに、内部ドア６１が開いているとき、点線で示したように、輸送トレー６３は、容器３を冷凍室１０の内部に輸送できる。ひとつの実施例では、内部ドア６１が軌道（図示せず）上をスライドして開閉しうる。雰囲気制御系６６がチャンバー６０に通じていて、容器がその中で隔離されている間、即ち、外部ドアと内部ドアの両方が閉じられているとき、チャンバー６０を除湿し、冷却する。雰囲気制御系６６には、乾燥ガスまたは乾燥空気の掃気（即ち、窒素、二酸化炭素等）が含まれ、周辺湿度を希望のレベルまでに、例えば、約２５％未満の相対湿度（ＲＨ）および約１％ＲＨという低さまで急速に低下させる。実際には、湿気が除去されている圧縮ガスがエアロック内で湿気を低減し、かつ、断熱膨張によりエアロックを約−１０℃に、約０℃に、または、希望値に冷却する。
【００２５】
本発明の自動保管回収装置およびそれに関連する方法の好ましい実施例は約５０℃から約−９０℃の超低温で動作する。装置が−５０℃から周辺温度以上までの範囲で動作しうることを理解すべきである。本発明の冷凍室の通常設計動作温度は約−８０℃である。本発明は約−１４０℃から約−９０℃の範囲で超低温より冷たい状態で動作すると想定していることに留意すべきである。便宜的に、何らかの理由で−メンテナンスまたは予定通りの休止で−冷凍庫が停止する場合、液体二酸化炭素をシステムに圧送できて、約−７８℃に維持する。それゆえ、装置の超低温冷凍庫の設定点は、液体二酸化炭素のボンベを設置することによりバックアップできる。
【００２６】
当該分野の技術者であれば、チャンバーの内部ドアおよび外部ドアについて種々のタイプおよび代替品を使用できることを理解するであろう。さらに、内側と外側の間で回転できる単一ドアを使用できる。
【００２７】
図１６Ａ−１６Ｂおよび図１７Ａ−１７Ｂの透視図に最も良く示されているように、雰囲気制御付きチャンバー６０について追加の詳細を示す。雰囲気制御付きチャンバー６０の前側／外部の図面および後側／内部の図面をそれぞれ図１６Ａ−１６Ｂおよび図１７Ａ−１７Ｂに示す。図１６Ａの前側／外部の図面を参照すると、チャンバー６０には閉位置の外部ドア６２を有するチャンバー・ハウジング９１が含まれ、輸送トレー６３の上に置かれた深底マイクロプレート９２を付けている。浅底マイクロプレート、さらに、保管と置換えのために収容できる他のサイズ、タイプまたは数の容器も使用できる。さらに、トレーの電動機およびギアボックスのハウジング９３、読取り装置６５、空気掃気ポート９４が示されている。図１６Ｂに示されたチャンバー６０は開位置の外部ドア６２を有している。
【００２８】
図１７Ａ−１７Ｂの後側／内部の図面を参照すると、チャンバー６０が示されていて、それは、内部ドアのモーター・ギアおよびモーター・ハウジング９５および送りねじ９６を含み、閉位置の内部ドア６１を有している。図１７Ｂにはチャンバー６０が示され、それは、開位置の内部ドア６１を有し、輸送トレー６３の上に置かれた深底マイクロプレート９２を付けている。
【００２９】
冷凍室１０，回転台２０、固定ラック２７、２８、置換え機構４０、雰囲気制御付きチャンバー６０の間の協調に関する追加の詳細を図５Ａ−５Ｄを参照して概略的に示す。置換え機構４０の構成目的は、それと回転台２０（図５Ｂ参照）、固定保管ラック２７、２８（それぞれ、図５Ｃ−５Ｄ参照）および雰囲気制御付きコンパートメント６０（図５Ａ参照）間での置換えである。開示した回転台または固定ラックの他にも、種々の保管手段が想定されている。そのような保管手段には、以下の自動積込み機、および、予想される金具を追加した保管ネスト（ｎｅｓｔ）の長方形アレー（または、直線、楕円形、五角形、六角形等を含む所定形状の回転台／ラック）が含まれるが、それに限定されない。置換え機構４０は、回転台２０または雰囲気制御付きチャンバー６０と容器３の置換えをするために置換えトレー４４を水平に移送するための取出し機構４１を必要としている。種々の取出し機構には、送りねじ、取出し装置、真空装置、サイド・グリッピング・フィンガー、垂直はさみ、および、コンベヤが含まれるが、それに限定されない。さらに、置換え機構４０には、その置換え機構４０が複数の離散性高さに垂直に移送できる構造になっている垂直輸送機構４２が含まれている。種々の垂直輸送機構には、送りねじ、チェーン駆動機構、および、コンベヤが含まれるが、それにに限定されない。さらに、置換え機構４０には、置換え機構６０を複数の離散性円周位置に回転する構造の回転輸送機構４３が含まれる。種々の回転機構には、送りねじ、揺動装置、歯車駆動機構、ベルトまたはチェーン駆動機構、空圧または油圧装置、および、コンベヤが含まれるが、それに限定されない。
【００３０】
動作の制御については、ここで述べる本発明の自動化・ロボット付きの動作は部分的に制御システム８０とプロセッサー８１により行われる。以下の例示的動作手順を変更、部分的抹消、重複させて、動作の全経過時間を低減し、または、代替的手順に再編成しうることに留意されたい。
【００３１】
保管容器の搬入動作６００が図６Ａ−６Ｂのフローチャートに示されている。第一ステップ６０１で、外部ドア６２が開いて、輸送トレー６３が出て行く。そして、保管容器３がチャンバー６０に置かれる。ステップ６０２では、外部ドア６２が閉じて、輸送トレー６３はチャンバー６０に戻り、保管容器のバーコードを読取り装置６５により走査して、保管位置が割当てられる。ステップ６０３では、外部ドア６０および内部ドア６１は閉位置で、その一方で、空気掃気システム６６がチャンバー６０内の空気を冷却し、除湿する。ステップ６０４では、内部ドア６１が開き、輸送トレー６３が容器３を内側に輸送する。取出し機構４３がチャンバー６０に前進し、保管容器をピックアップしてから、その容器３を置換えトレー４４上に置くために後退し、内部ドアが閉じる。ステップ６０５で、保管回転台２０がその正しい垂直ラック２３を置換え機構４０の将来の位置と回転方向での位置合わせをするように回転する。ステップ６０６では、置換え機構４０が垂直輸送機構４２により垂直に作動して、目標の保管トレー２８の適正高さに垂直に位置合わせをする。ステップ６０７で、回転輸送機構４３が置換え機構４０を回転して、正しい垂直ラック２３に回転方向での位置合わせをする。ステップ６０８で、取出し機構４３を実質的に水平に前進させて、保管トレー２８上に保管容器３を置く。ステップ６０９で、取出し機構４３を希望の公称距離例えば約１／８インチだけ垂直に降下させ、実質的に水平に後退させて、保管容器３を離す。ステップ６１０で、プロセッサーがデータベースに関連する保管容器情報を記録する。ステップ６１１で、保管回転台２０（または固定保管ラック２７、２８）に他の活動を求めていない。置換え機構４０を回転して、チャンバー６０の内部ドア６１と回転方向での位置合わせをし、置換え機構６０を垂直に操作して、内部ドアと垂直方向での位置合わせをして、静止状態にする。固定ラック２７、２８が回転しないことを除けば、同様のプロセスと側面が固定ラック２７、２８に適用される。
【００３２】
次ぎに、希望または目標の容器３を保管トレー２８から回収する操作７００が、図７Ａ−７Ｂのフローチャートに示されている。第一のステップ７０１で、希望または目標の容器に対する保管容器識別番号（ＩＤ）を電子的にまたは装置のハウジングと一体のディスプレー・パネルまたはそれからの遠隔操作部のようなデータ入力装置を介して入力する。この両方のデータ入力装置が制御システム８０に操作可能に接続されている。ステップ７０２で、中央プロセッサー８１がデータベース内で関連する保管容器情報の位置確認をし、保管回転台２０（または固定保管ラック）内の保管容器の位置を決定する。オプションとして、セキュリティが必要であれば、ステップ７０３で、装置ハウジングに組込まれたディスプレー・パネルまたはそれからの遠隔操作プロセッサーのようなデータ入力装置を介してアクセス・コードを入力し、中央プロセッサー８１により希望の保管容器３にアクセスできることを確認する。ステップ７０４で、保管回転台２０が回転して、希望の保管容器３を収容している正しい垂直ラック２３を置換え機構４０の将来の位置と回転方向での位置合わせをする。ステップ７０５では、置換え機構４０が垂直輸送機構４２により垂直に動いて、希望の保管トレー２８の適正高さと垂直方向での位置合わせをする。ステップ７０６で、回転輸送機構４３が置換え機構４０を回転して、正しい垂直ラック２３と回転方向での位置合わせをする。ステップ７０７で、取出し機構４３が実質的に水平に前進して、保管容器３を保管トレー２８から回収する。ステップ７０８で、取出し機構４３が希望の公称距離、例えば約１／８インチ、垂直に上昇し、水平に後退して、保管容器３に係合して戻る。ステップ７０９で、置換え機構４０を回転して、チャンバー６０の内部ドア６１と回転方向での位置合わせをする。ステップ７１０で、外部ドア６２と内部ドア６１が閉位置になっていて、その一方で、空気掃気システム６６がチャンバー６０内の空気を冷却し、除湿する。ステップ７１１で、内部ドア６１が開き、輸送トレー６３が伸びると共に、取出し機構４０がチャンバー６０内に前進して、チャンバー６０内でその保管容器を離す。ステップ７１２で、取出し機構が冷凍室内に後退し、内部ドア６１を閉じる。そして、読取り装置６５が保管容器のバーコードＩＤを読取り、それが本発明の回収プロセスのステップ７０１で入力したＩＤに合致していることを確認する。ステップ７１３で、外部ドア６２が開いて、保管容器３にアクセスできる。ラックが回転しないことを除けば、同様のプロセスと側面が固定ラック２６に適用される。
【００３３】
次ぎに、図８−９に概略的に示すように、保管回転台２０に関する詳細を論じる。図８に示す透視図には、略図用として省略した一部のラック２３を有している回転台２０が含まれる。回転台２０には、上部水平板２９（点線で図示）と下部水平板３０の間で円周部に配置された環状リングの垂直ラック２３を含んでいる。回転台は直線、長方形、五角形、六角形等を含む種々のサイズ、大きさ、形状にしうる。ベース板３１は保管回転台２０を支持する支持部材として機能し、その一方で、回転台２０を垂直軸回りで回転できるようにしている。回転台２０の回転はモーター駆動軸３２により駆動される。駆動軸３２はモーター（図示せず）に連結するように下部水平板３０とベース板３１を通って回転している。モーターは冷凍室１０の床下に好ましく取付けられる。その場所は冷凍機器が収容され、かつ、モーターが冷凍室１０の超低温に曝されない。保管回転台２０はボール・ベアリング・システムの上に配置され、超低温での摩擦を低減している。自己潤滑ベアリング・システム、例えば、グラファイト・セラミック、さらに、当該分野の技術者に知られている他のタイプも使用しうる。垂直ラック２３は上部水平板２９と下部水平板３０に直角支持材等を用いて取付けられる。垂直ラック２３は垂直支持材３３および複数の調節可能な保管トレー２８を含み、複数の保管容器３を保持する。その保管容器３は標準または異種サイズにもしうる。
【００３４】
図９は複数の保管トレー２８から成る個々の垂直ラック２３の透視図である。
【００３５】
次ぎに、保管トレー２８に関する詳細および回転台２０の垂直支持材３３との組合わせを、最もよく示している図１０Ａ−１０Ｂに基づいて論じる。保管トレー２８は、保管トレー２８の上に置くため、または、保管トレー２８から回収するため、置換え機構４０が保管容器３に係合できるように、開いた中心部３５を有する平坦で水平向きの支持面３４を有している。その保管トレー２８は保管トレー２８の近接エッジに直角に位置している平坦で縦向きの取付面３６を有していて、取付アセンブリー３７（部分的に図示）により垂直ラック２３の垂直支持材３３に保管トレー２８を接続できる。取付アセンブリー３７の他の構造も種々の要素とサブシステムの間の相互作用のタイプに基づいて想定されている。保管トレー２８の遠方端が開いていて、保管容器にアクセスできるように外向きになっている。保管トレー２８の他の構造も種々の要素とサブシステムの間の相互作用のタイプに基づいて想定されている。縦向きの立上がりガイド３８が保管トレー２８の横のエッジに位置していて、保管容器が保管トレー２８上で位置がずれるのを防止する。立上がりガイド３８は保管トレー２８の表面からの打ち抜きにでき、または、当該分野の技術者が知っている他の適当な手段でできる。
【００３６】
次ぎに、置換え機構４０の例示的実施例の詳細を、最もよく示している図１１Ａ−１１Ｂに基づいて論じる。この特別の実施例で、置換え機構４０はペアのガイドレール４５および４６を含んでいて、それらは冷凍室１０内に軸を縦にして位置している。また、それらは種々の置換え操作をする離散性高さにより必要な実質的長さだけ伸びている。ガイドレール４５および４６は置換え板４７上にスライド可能に取付けられている。垂直の送りねじ４８は冷凍室１０に合わせた軸長を有し、希望の高さまで置換え板４７を垂直に移送するために、冷凍室の下に位置しているモーター５３により駆動されている。垂直に取付けられて、回転する四角軸４９は、冷凍室１０の床下に取付けられたモーター５４により駆動される。四角軸４９が、示されている四角軸歯車５０およびトレー歯車５１のような歯車列を用いた置換えトレー４４を駆動する。駆動歯車が置換えトレー４４と連動しているラック５２にかみ合っている。動作中に、四角軸４９は時計方向に回転して、歯車列およびラック５２を駆動する。それにより、点線で示すように、置換えトレー４４を水平に延長位置まで駆動する。その延長位置にある間、置換えトレー４４が容器を回収または落下できる。次ぎに、四角軸４９が反時計方向に回転して、歯車列とラック５２を反対方向に駆動し、ラック５２と置換えトレー４４を静止位置に後退させる。回転輸送機構４３は、冷凍室１０の床下に取付けられた（図示されていない）モーターにより駆動され、置換え機構４０を回転して、正しい垂直ラック２３または固定保管ラック２７、２８とチャンバー６０の内部ドア６１または必要な他の位置と回転方向での位置合わせを行う。回転輸送機構４３は当該分野の技術者が知っている手段を用いて揺動、回転または移送をしうる。
【００３７】
保管回転台１０，垂直輸送機構４２、回転輸送機構４３，取出し機構４２および輸送トレー６３のためのモーターは、サーボモーターおよびステッピングモーター、または、適当な位置または速度のコントローラーを付けた任意の直流（ＤＣ）モーターを含めて当該分野の技術者に知られた種々のタイプのモーターで良く、それらに限定されない。ここで開示した種々の好ましい実施例では、部品の寿命を延長し、装置全体のサービス機能を改善するために、モーターを冷凍室１０の外側に取付けている。輸送トレー６３は例外として、駆動軸は全ての動作サイクルを通じて温度の安定性を維持するように設計された一連の高度な熱シールと熱カプラーを通して取付けられている。選ばれた実施例では、サーボモーターをＡｎｔｉｍａｔｉｃｓ， Ｃｏｒｐ．によるＳＭＡＲＴ ＭＯＴＯＲにした場合がある。これらのタイプのサーボモーターはマイクロプロセッサーで制御されていて、クリティカルな環境内で動作するロボットの正確な配置と監視を行っている。しかしながら、任意の位置制御ないし速度制御のモーターを使用しうる。
【００３８】
次ぎに、図１２のブロック線図で示したように、本発明の制御システム１２８０の一般的特徴を論じる。制御システム１２８０は、ハウジング２と一体の、または、有線ないし無線の通信またはその組合わせを介した遠隔のコンピューター・システム１２８１に接続している。さらに、制御システム１２８０はラボラトリー情報管理システム（ＬＩＭＳ）１２８２と通信でき、また、一体にしうる。制御システム１２８０は種々のモーター１２８３、アクチュエーター１２８４、位置センサー１２８５、識別センサー１２８６に操作可能に接続されている。容器３内に搭載されるサンプルまたはワーク・ピースから情報を得られることを想定している。その一方で、本発明を実行することで、ユーザーに情報技術のプラットフォームを提供する。コンピューター・システム１２８１はユーザー・フレンドリーで、ウインドウズ・ベースのプラットフォームまたは他の任意のオペレーティング・システムを用いることを意図していて、種々のラボラトリー情報管理システムと一体化しうる。タッチスクリーンのインターフェースを用いることにより、または、スタンドアローンのパーソナル・コンピューターまたはローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）により遠隔から、制御システム１２８０とコンピューター・システム１２８１にアクセスできることを想定している。
【００３９】
本発明の装置は、他のことと共に、研究グループ、研究キャンペーンまたは個々のラボラトリーをベースとした容器（サンプル）へのアクセスを制御するためにトップ・レベルのユーザー定義用パラメーターを設定する能力をユーザーに提供している。例えば、サンプルのデータはユーザーの特別な研究要件に適合するようにユーザーにより構成できる。それで、データベースがそのユーザーのサンプル集団をサーチして、ユーザーが求める研究パラメーターにマッチした全てのサンプルを発見できる。さらに、時間／温度のプロフィールおよびサンプル／アクセスの履歴を継続的に維持する。本発明により、ユーザーはサンプル移動限界を設定できる。この機能はサンプル利用頻度を用いて、需要の少ないサンプルを長期間保管ユニットに動かし、ユーザーのサンプル処理管理システムの効率を最大限にすることを促進する。さらに、本発明の装置によりユーザーの品質保証のニーズを支援するためにユーザーが種々の報告を発生できる。最後になるが、ユーザーは、サンプルの優れたセキュリティ、サンプルの最適視認度、最適の品質保証、サンプルの移動管理、柔軟なデータ管理を受けることにより、本発明の情報技術からユーザーは利益を受ける。
【００４０】
次ぎに、制御システムとコンピューター・システムの例示的実施例を最も良く示している図１３に基づいて論じる。本発明の制御と処理をハードウエア、ソフトウエアまたはその組合わせを用いて実行でき、また、１以上のコンピューター・システムまたは携帯情報端末（ＰＤＡ）のような他の処理システムで実行しうる。例示的実施例では、本発明は図１３に示すような汎用コンピューター１３００上で動作するソフトウエアで実行される。コンピューター・システム１３００には、プロセッサー１３０４のような１以上のプロセッサーが含まれる。プロセッサー１３０４は通信インフラストラクチャー１３０６（例えば、通信バス、クロスオーバー・バーまたはネットワーク）に接続している。コンピューター・システム１３００にはディスプレー・ユニット１３３０に表示するために通信インフラストラクチャー１３０６から（または図示されていないフレームバッファーから）グラフィックス、テキストおよび他のデータを送るディスプレー・インターフェス１３０２が含まれる。
【００４１】
さらに、コンピューター・システム１３００には、主メモリー１３０８（好ましくはランダム・アクセス・メモリー（ＲＡＭ））が含まれ、また、二次メモリー１３１０も含まれている。例えば、二次メモリー１３１０にはハードディスク・ドライブ１３１２、および（または）、フロッピーディスク・ドライブ、磁気テープ・ドライブ、光ディスク・ドライブ等に代表されるリムーバル記憶ドライブ１３１４が含まれる。良く知られた方法で、リムーバル記憶ドライブ１３１４はリムーバル記憶ユニット１３１８の読取りおよび（または）書込みを行う。リムーバル記憶ユニット１３１８はフロッピーディスク、磁気テープ、光ディスク等を代表していて、リムーバル記憶ドライブ１３１４により読取られ、および（または）、書き込まれる。理解できるように、リムーバブル記憶ユニット１３１８には内部にコンピューター・ソフトウエアおよび（または）データを記憶しているコンピューター用記憶媒体が含まれる。
【００４２】
代わりの実施例では、二次メモリー１３１０にはコンピューター・システム１３００にコンピューター・プログラムまたは他の命令をロードできるようにするために他の手段が含まれる。例えば、そのような手段にはリムーバブル記憶ユニット１３２２とインターフェース１３２０を含められる。そのようなリムーバブル記憶ユニット／インターフェースの例には（ビデオ・ゲーム装置に見られるような）プログラム・カートリッジとカートリッジ・インターフェース、（ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭのような）リムーバブル・メモリー・チップと関連ソケット、および、リムーバブル記憶ユニット１３２２からコンピューター・システム１３００にソフトウエアとデータを移送できる他のリムーバブル記憶ユニット１３２２とインターフェース１３２０が含まれる。
【００４３】
さらに、コンピューター・システム１３００には、通信インターフェース１３２４を含められる。通信インターフェース１３２４により、ソフトウエアとデータをコンピューター・システム１３００と外部装置の間で移送できる。通信インターフェース１３２４の例には、モデム、（イーサーネット・カードのような）ネットワーク・インターフェース、通信ポート、ＰＣＭＣＩＡのスロットとカード等を含められる。通信インターフェースを介して移送されるソフトウエアとデータは信号１３２８の形になっていて、通信インターフェース１３２４が受信できる電子的、電磁的、光学的または他の信号にしうる。信号１３２８は通信経路（即ち、チャンネル）１３２６を介して通信インターフェース１３２４に供給される。チャンネル１３２６（または、ここで開示した他の任意の通信手段またはチャンネル）が信号１３２８を伝送し、電線またはケーブル、光ファイバー、電話線、携帯電話リンク、無線周波数リンクおよび他の通信チャンネルを用いて実行しうる。
【００４４】
この文書で「コンピューター・プログラム媒体」および「コンピューター用媒体」の用語は一般的に、リムーバブル記憶ドライブ１３１４、ハードディスク・ドライブ１３１２内に組込まれたハードディスク、および、信号１３２８のような媒体を示すのに用いている。これらのコンピューター・プログラム製品はコンピューター・システム１３００にソフトウエアを提供する手段である。本発明にはそのようなコンピューター・プログラム製品が含まれる。
【００４５】
コンピューター・プログラム（コンピューター制御ロジックとも云う）は、主メモリー１３０８および（または）二次メモリー１３１０に記憶される。コンピューター・プログラムは通信インターフェース１３２４を介しても受信できる。そのようなコンピューター・プログラムを実行するとき、コンピューター・システム１３００は、ここで論じたような本発明の機能を実行することができる。特に、そのコンピューター・プログラムを実行するとき、プロセッサー１３０４は本発明の機能を実行できる。従って、そのようなコンピューター・プログラムはコンピューター・システム１３００のコントローラーを代表してる。
【００４６】
ソフトウエアを用いて、本発明を実行する実施例で、そのソフトウエアはコンピューター・プログラム製品内に記憶でき、リムーバブル記憶ドライブ１３１４、ハードディスク・ドライブ１３１２または通信インターフェース１３２４を用いてコンピューター・システム１３００にロードできる。コントローラー・ロジック（ソフトウエア）をプロセッサー１３０４により実行したとき、プロセッサー１３０４は、ここに示した本発明の機能を果たす。
【００４７】
他の実施例で、本発明は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のようなハードウエア要素を用いて、主としてハードウエアで実行される。ここで示した機能を果たすためのそのハードウエア状態のマシンを用いることは関連分野の技術者には明らかであろう。
【００４８】
さらに他の実施例では、本発明をハードウエアとソフトウエアの両方の組合わせを用いて実行している。
【００４９】
本発明のソフトウエアの例示的実施例では、上記の方法がＶＩＳＵＡＬ ＢＡＳＩＣ制御言語内で実行されている。しかし、＋＋Ｃプログラミング言語のような他のプログラム内でも実行できて、それに限定されない。
【００５０】
次ぎに、本発明の代替的第二の実施例の詳細を最も良く示している図１４Ａ−Ｂに基づいて論じる。保管回転台は固定ホテル（ｆｉｘｅｄ ｈｏｔｅｌ）１４２０を提供するために、所定場所（即ち、回転せず）に固定されている。保管容器１４０３は保管回転台と同じ方法で棚１４２８の上に収容される。しかしながら、置換え機構１４４０は固定ホテル１４２０の中央コア１４３９内に位置する。置換え機構１４４０には置換えトレー１４４４が含まれ、かつ、その軸の回りに回転し、ここで以前に論じたように垂直に移動する。置換え機構１４４０は棚から保管容器を回収し、それらを出入り口１４３７に位置合わせされている垂直位置に運び、出入り口１４３７を通り、雰囲気制御付きチャンバー１４６０を経由して、冷凍庫の外部に移送する。出入り口１４３７は、サンプルを置換え機構１４４０に出入りさせるための固定ホテル１４２０内の固定穴であることに留意されたい。いくつかの固定ホテル１４２０または回転台を組合わせたいと希望する場合、または、１点を超える出入り口１４３７を提供したい場合、１以上の出入り口を使用しうる。さらに、ホテル１４２０のひとつの「スライス（ｓｌｉｃｅ）」に回転運動を与えたい場合、その出入り口を可動にできる。
【００５１】
この第二の実施例の方法の利点は、占有スペースが少ない円筒形冷凍室内に収容しうることであるが、それに限定されない。さらに、この装置と方法は（可動の出入り口を持ちたいと希望しない限り）回転台の回転機構を必要としない。設計の他の側面は既に上記で示したのと同じである。
【００５２】
さらに、第三の代替実施例として、保管スペースを拡大できるように、図１４Ａ−１４Ｂに示した回転台の外側に第二の回転台を有することもできる。この実施例では、外側回転台の任意のコンパートメントにアクセスするために、出入り口の垂直方向および回転方向での位置合わせを行えるように、内側の回転台を回転できる。
【００５３】
次に、冷凍装置１５０１と協調する拡張ネットワーク・システム設置の詳細を、最もよく示している図１５Ａ−Ｄに基づいて、論じる。複数の保管回転台１５２０（または固定保管ラック１５２６、１５２７および固定ホテル）、置換え機構１５４０および雰囲気制御付きチャンバー１５６０がここで示した方法と側面を用いて動作する。複数の保管回転台１５２０（固定ラックまたは固定ホテル）が１個のエンクロージャ１５０２内で動作する。そのエンクロージャ１５０２は、１個の冷凍装置または複数の冷凍装置を収容するために以前に論じた機器収容形態で良い。代わりに、エンクロージャ１５０２はＶｅｇｏ特許第５，９２１，１０２号に開示されているように、一室全体または複数の室にしうる。図１５Ａ−Ｄに示した構造は例示的性質のものであり、他の組合わせと設計を想定した網羅的なものを意図していない。基本的に、エンクロージャ１５０２が一室または機器収容部またはその組合わせであることを理解しながら、ここで以前に開示した側面と方法を用いて、保管回転台１５２０（固定保管ラック１５２６，１５２７を含む）、置換え機構１５４０，雰囲気制御付きチャンバー１５６０の間で、容器１５０３を置換え、保管し、搬入し、回収している。制御システム１５８０は種々の要素とサブシステムに操作可能に接続されている。その場合、コントロールとプロセッサーはその場所に、または、遠隔的に配置される。
【００５４】
容器１５０３が回転台１５２０および固定ラック１５２６、１５２７の間を通り、雰囲気制御付きチャンバー１５６０を経由できるように、置換え機構１５４０は多数の位置と協調する。図１５Ｃ−Ｄに示すように、この操作を達成するために、移送機構１５９０を設けて、置換え機構１５４０を目標の回転台１５２０または固定ラック１５２６、１５２７に移送または移動させる。置換え機構１５４０を移送するために種々の手段が想定されている。その手段には、軌道装置、車輪、コンベヤ、プーリ、懸架装置、ベルト、歯車または他のロボット装置を含むが、それに限定されない。
【００５５】
本発明の超低温冷凍庫用自動保管・回収装置およびそれに関連した方法のいくつかの利点は、より組織的な保管・回収装置を提供し、低温貯蔵室内の湿気と霜の蓄積を少なくし、サンプル取出し、および、全ての標本に対する高速でランダムのアクセスによる温度変動を少なくすることである。
【００５６】
さらに、本発明の他の利点は、装置をスタンドアローン・モードで運転し、または、完全自動化したラボラトリーに組み込めることである。多数のサンプルの長期間保管を必要とする大規模施設だけでなく、小規模ラボラトリーのニーズに合わせて規模調節を行える。
【００５７】
本発明の他の利点は、既存の超低温冷凍庫への挿入装置として設計でき、多数のハードウエアを冷凍室から隔離するためにドア内に大部分のハードウエアを保持し、低温ハードウエアの部品数と冷凍庫自体への実際の変更の両方を最小限にしている。約−８０℃の通常設計温度に継続的に曝される可動部品の数を少なくし、製造コストを低減している。
【００５８】
本発明の別の利点はサンプルの品質向上、運転コストの低下、自動保管回収装置のメンテナンス低減に帰因している。
【００５９】
さらに、本発明の利点は、保管容器の挿入と回収の間に、雰囲気制御付きチャンバーが、周辺の湿り空気が冷凍室の内部に入るのを防止していることである。
【００６０】
最後になるが、本発明の利点は、超低温での自動化およびユーザー・フレンドリーの情報技術を証明済みの信頼できる方法で提供していることである。本発明の装置は超低温の運転温度より下方および上方の運転温度を提供するように想定されている。
【００６１】
本発明はその精神またはその基本的特性から逸脱せずに、他の特定の形に構成しうる。それゆえ、前述の実施例は、ここで本発明の限界を示す代わりに全ての側面で例示的であると考えるべきである。本発明の範囲は前述の説明による代わりに、添付された請求項により示されている。それゆえ、請求項と同等内容の意味と範囲内に入る全ての変更は本発明に包含されるように意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】
自動保管回収装置の概略的平面図を示す。
【図２Ａ】
自動保管回収装置の概略的透視図を示す。
【図２Ｂ】
コンパートメントおよび（または）ハウジングのドアまたは壁の部分透視図を示す。
【図３】
外部ドアを持つ雰囲気制御付きチャンバーの概略的断面図を開位置と閉位置で示す。
【図４Ａおよび４Ｂ】
それぞれ、雰囲気制御付きチャンバーの関連変換機構の概略的な正面図および平面図を示す。
【図５Ａ−５Ｄ】
置換え機構の回転構造の選択位置を概略的に表示して示す。
【図６Ａおよび６Ｂ】
自動保管回収装置内の保管容器等を預かり、保管するための作業を示すフローチャートから成っている。
【図７Ａおよび７Ｂ】
自動保管回収装置内の対象とするまたは希望する保管容器等を回収するための作業を示すフローチャートから成っている。
【図８】
自動保管回収装置の保管用回転台の概略的透視図を示す。
【図９】
複数の保管トレーから成る図８の回転台からの個別垂直ラックの透視図を示す。
【図１０Ａおよび１０Ｂ】
保管トレーおよびそれに関連した回転台の垂直サポートとの協力関係の概略的透視図を示す。
【図１１Ａおよび１１Ｂ】
置換え機構および関連要素の概略的透視図である。
【図１２】
自動保管回収装置の制御システムの一般的特徴の概略的ブロック線図を示す。
【図１３】
自動保管回収装置の実施例に伴う例示的コンピューター・システムの概略的ブロック線図を示す。
【図１４Ａおよび１４Ｂ】
自動保管回収装置の代替的実施例の概略的透視図を示す。
【図１５Ａ−１５Ｄ】
冷凍装置に協力する拡張ネットワーク・システムを提供している自動保管回収装置の代替的実施例の概略的平面図を示す。
【図１６Ａおよび１６Ｂ】
それぞれ、開閉両方の位置で、関連コンパートメント付きの雰囲気制御付きチャンバーのハウジングの前側／外部の概略的透視図を示す。
【図１７Ａおよび１７Ｂ】
それぞれ、開閉両方の位置で、関連コンパートメント付きの雰囲気制御付きチャンバーのハウジングの後側／内部の概略的透視図を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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