(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記ラックキャリアが、複数の開口を有するラックマウントを更に備え、前記ラックマウントが、前記複数のサンプルラックのそれぞれを前記複数の開口のそれぞれ1つにおいて吊るす、請求項1に記載のシステム。
前記複数の開口のそれぞれが、前記ラックマウントの上面から垂直方向に延在するガイドを備え、前記ガイドがそれぞれのサンプルラックを前記開口内で中心に合わせるように適合されている、請求項2に記載のシステム。
前記複数のラックのそれぞれが前記ラックの上部にガイドプレートを備え、前記ガイドプレートが、前記ラックプーラーに係合するための少なくとも1つの構造を備える、請求項1に記載のシステム。
前記絶縁スリーブ及びラックプーラーの少なくとも1つを前記冷凍器の前記上部に取り付けるように構成されたマウントを更に備え、前記マウントが、前記複数のサンプルラックへの手動アクセスを可能にするために、前記絶縁スリーブを前記ポートから離して手動で再配置できるように更に構成されている、請求項1に記載のシステム。
前記ラックプーラーが、前記サンプルラックのうちの前記選択された1つを、前記選択されたサンプルボックスを前記スリーブポートに整合させる位置まで持ち上げるように更に構成されている、請求項1に記載のシステム。
前記絶縁スリーブが、前記選択されたサンプルボックスが前記スリーブポートに整合されるときに、前記サンプルラックのうちの前記選択された1つの他のサンプルボックスへのアクセスを防止する、請求項12に記載のシステム。
前記回収システムが、前記サンプルラックのうちの前記選択された1つを持ち上げて前記絶縁スリーブ内に入れる前に、前記排出ガスを前記絶縁スリーブ内に案内するように更に構成されている、請求項14に記載のシステム。
【図面の簡単な説明】
【0025】
前述は、同様の参照符号が異なる図の全てにおいて同じ部品を指す添付の図面に例示されているように、本発明の実施形態の例に関する以下のより詳細な説明から明らかになるであろう。これらの図面は、正確な縮尺である必要はなく、代わりに本発明の実施形態を例示することに重点が置かれている。
【0026】
【
図1】開示される実施形態の態様による構成可能な極低温保存装置の図である。
【
図2A】開示される実施形態の態様による極低温保存冷凍器の図である。
【
図2B】開示される実施形態の態様による極低温保存冷凍器の別の図である。
【
図3】開示される実施形態の態様によるラックキャリア及び上部プレートの切欠図である。
【
図4】開示される実施形態の態様による、取り付けられたインターフェイス部材を有する保存ラックの図である。
【
図5A】ラックキャリア及び上部プレートの図であり、上部プレートは、開示される実施形態の態様による複数のサンプル保存ラックを、それらのそれぞれのインターフェイス部材によって固定している。
【
図5B】ラックキャリア及び上部プレートの別の図であり、上部プレートは、開示される実施形態の態様による複数のサンプル保存ラックを、それらのそれぞれのインターフェイス部材によって固定している。
【
図6】
図5Aの上部プレート及び組み込まれたラック取り付け機構の図であり、開示される実施形態の態様による、インターフェイス部材の位置合わせピンとラック取り付け機構との間のインターフェイスを示す。
【
図7】開示される実施形態の態様による、駆動シャフト及びモーターに結合されたラックキャリアを備えた極低温保存冷凍器の断面図である。
【
図8】開示される実施形態の態様による、手動動作用に構成されたラックキャリアを備えた極低温保存冷凍器の断面の等角図である。
【
図9】開示される実施形態の態様による
図7及び
図8の駆動シャフトの図である。
【
図10】開示される実施形態の態様による、冷凍器からサンプル保存ラックが取り外された回収モジュールの図である。
【
図11A】開示される実施形態の態様による、サンプル保存ラックのインターフェイス部材に結合している回収モジュールの把持アセンブリの図である。
【
図11B】開示される実施形態の態様による、サンプル保存ラックのインターフェイス部材に結合している回収モジュールの把持アセンブリの別の図である。
【
図12A】開示される実施形態の態様による、サンプル保存ラックのインターフェイス部材に結合された把持アセンブリの断面図である。
【
図12B】開示される実施形態の態様による、サンプル保存ラックのインターフェイス部材に結合された把持アセンブリの別の断面図である。
【
図13A】開示される実施形態の態様による、インターフェイス部材に結合している把持アセンブリのラッチの図である。
【
図13B】開示される実施形態の態様による、インターフェイス部材に結合している把持アセンブリのラッチの別の図である。
【
図13C】開示される実施形態の態様による、インターフェイス部材に結合している把持アセンブリのラッチのさらに別の図である。
【
図14】一実施形態における手動把持装置を例示する図である。
【
図15】一実施形態における自動回収システムを例示する図である。
【
図16】一実施形態における自動駆動系を例示する図である。
【
図17】
図16の駆動系で動作可能な冷凍器ドアを例示する図である。
【
図18】一実施形態におけるラックプーラーアセンブリを例示する図である。
【
図19A】一実施形態における把持アセンブリを例示する図である。
【
図19B】一実施形態における把持アセンブリを例示する別の図である。
【
図20A】一実施形態における絶縁スリーブを例示する図である。
【
図20B】一実施形態における絶縁スリーブを例示する別の図である。
【
図20C】一実施形態における絶縁スリーブを例示するさらに別の図である。
【
図20D】一実施形態における絶縁スリーブを例示するさらに別の図である。
【
図21A】一実施形態におけるコンベヤ及びその動作を例示する図である。
【
図21B】一実施形態におけるコンベヤ及びその動作を例示する別の図である。
【
図21C】一実施形態におけるコンベヤ及びその動作を例示するさらに別の図である。
【
図22】コンベヤとラックプーラーアセンブリとの接合部を例示する図である。
【
図23A】手動アクセスのためのラックプーラーアセンブリの回転を例示する図である。
【
図23B】手動アクセスのためのラックプーラーアセンブリの回転を例示する別の図である。
【
図24】一実施形態における、制御装置を含む自動極低温保存システムのブロック図である。
【
図25】一実施形態における、自動極低温保存システムからのサンプルの回収プロセスの流れ図である。
【
図26A】更なる実施形態における自動極低温冷凍器を例示する図である。
【
図26B】更なる実施形態における自動極低温冷凍器を例示する別の図である。
【
図26C】更なる実施形態における自動極低温冷凍器を例示するさらに別の図である。
【
図27A】一実施形態における、駆動シャフトに係合してロックするためのモーターアセンブリの一部を例示する図である。
【
図27B】一実施形態における、駆動シャフトに係合してロックするためのモーターアセンブリの一部を例示する別の図である。
【
図28A】更なる実施形態における把持アセンブリを例示する図である。
【
図28B】更なる実施形態における把持アセンブリを例示する別の図である。
【
図28C】更なる実施形態における把持アセンブリを例示するさらに別の図である。
【
図28D】更なる実施形態における把持アセンブリを例示するさらに別の図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
本発明の実施形態の例の説明は以下の通りである。
【0028】
図1は、開示される実施形態の態様による構成可能な極低温保存装置の図である。
図1は、冷凍器120及び自動システム105を含む構成可能な極低温保存装置100を示し、この自動システム100は、回収モジュール110、回転モーターセンブリ130、及び冷凍器120に取り付けられた冷凍器ドア140を有する。冷凍器120は、冷凍器カバー121及び外壁123を備える。例示されている実施形態では、冷凍器120は、円筒容器であるが、この冷凍器は、例えば、長方形の箱などの任意の形状を有することができる。一部の好ましい実施形態では、冷凍器120は、真空絶縁空間(例えば、デュワー瓶)によって内壁又はシェルから分離された外壁又はシェルを備える。冷凍器カバー121の外部は、モーターアセンブリ130の取り付けを可能にするモーターマウント139を備える。極低温冷媒ポート109は、極低温冷媒、例えば、液体窒素などを冷凍器120の内室に対して流入及び流出させる。最後に、回収モジュール110に近接して冷凍器120の前方に配置された任意選択の階段108により、操作者が回収モジュール110へアクセスすることができる。
【0029】
動作中、冷凍器120は、複数のサンプル保存ラック(不図示)を備えた内室内の極低温環境を維持する。回収モジュール110は、冷凍器カバー121のアクセスポート122を介して冷凍器120の内室にアクセスして、サンプル保存ラック(不図示)の1つを回収する。回収モジュール110が冷凍器120内のいずれのサンプル保存ラックも回収できるようにするために、サンプル保存ラックは、ラックキャリア(
図1には不図示)に収容され、このラックキャリアは、例えば、冷凍器120内の回転可能なドラムとすることができ、モーターアセンブリ130が、所与のサンプル保存ラックを回収モジュール110の下に配置するためにラックキャリアの回転を制御する。
【0030】
図2A及び
図2Bは、開示される実施形態の態様による極低温保存冷凍器の図である。
図2Aは、手動アクセス用に構成された極低温保存冷凍器120を示す。手動アクセス用に構成された場合、自動準備構成(automation−ready configuration)で同様に言及されるように、冷凍器120は、回収モジュール110、モーターアセンブリ130、及び自動ドア140(
図1に図示されている)を備えない。代わりに、冷凍器カバー121は、回収モジュール110を固定するように構成された取り付けラック224、このカバー121から突き出た、シール232によって覆われた駆動シャフト231を備え、取り付けスタッドがこの駆動シャフト231との結合のためにモーターアセンブリを冷凍器カバー121に固定するように配置されている。冷凍器120のアクセスポート122は、標準的な円形の極低温冷凍器のドア(不図示)に対応するように構成されている。シール232は、例えば、冷凍器への水分の進入の防止及び冷却ガスの冷凍器からの漏えい防止に役立つ。一部の実施形態では、駆動シャフト231は、熱の冷凍器内への伝導を最小限にするために熱伝導性の低い材料から構成される。
【0031】
図2Bは、
図2Aの冷凍器120を上から見た図である。
図2Bは、冷凍器カバー121のアクセスポート122を介して冷凍器120の内部に配置されたラックキャリア(
図3に360として示されている)の上部プレート250を示す。冷凍器120の内部のラックキャリア(回転可能なドラムとして示されている)は、複数のサンプル保存ラックを保持して、冷凍器120の内部を回転させてアクセスポート122を介した各サンプル保存ラックへのアクセスを可能にするように構成されている。複数のサンプル保存ラックを保持するために、ラックキャリアの上部プレート250は、複数のインターフェイス部材270を保持し、各インターフェイス部材270は、サンプル保存ラック(
図2Bには不図示)の上部に取り付けられ、ラックキャリア内の各サンプル保存ラックの上部を正確に位置合わせする。ラックキャリアの上部プレート250にインターフェイス部材270を正確に位置合わせすることにより、回収モジュール110を冷凍器120に取り付けることができ、且つ駆動シャフト231により上部プレート250を回転させることによって各インターフェイス部材270の位置に正確にアクセスすることができる。手動動作では、階段108に立っている使用者がアクセスポート122を介して上部プレート250に到達して、この上部プレート250を手動で回転させて、所望のインターフェイス部材270を自らに提示し、及び使用者は、アクセスポート122を介してインターフェイス部材270及びサンプル保存ラックを引っ張ることにより、インターフェイス部材270に取り付けられたサンプル保存ラックを回収することができる。
【0032】
図3は、開示される実施形態の態様によるラックキャリアドラム及び上部プレートの切欠図である。
図3は、上部プレート250の周りに配置された複数のラック取り付け機構351を有する上部プレート250を備えたラックキャリア360を示す。ラックキャリア360は、外壁361及び底部プレート363を備える。外壁361は、冷凍器120の底部に貯められた極低温液(不図示)に接触するように構成された、底部プレート363の下側の下部362につながっている。極低温液に接触することにより、外壁361の下部362は、熱を上部プレート250から極低温液に伝導し、プレート250は、ラックキャリア360上の冷却熱量である。この熱量の存在により、ラックキャリア360の上での熱吸収の増加によってラックキャリア360の熱保存効率が改善され、これにより、ラックキャリア360の内部での温度勾配が小さくなる。適切な構成は、例えば、参照によりその全開示内容が本明細書に組み入れられる、「Liquid Cryogen Freezer」という名称の米国特許第6,393,847号明細書に示されている。好ましい実施形態では、ラックキャリアは、熱伝導及び冷凍器内での熱均一性を促進するために高い熱伝導率を有する材料(例えば、アルミニウム)から構成される。
【0033】
また、
図3に示されているように、垂直支持パネル366とも呼ばれる3枚の安定化フィンがラックキャリア360の中心シャフト365から外向きに放射状に延在する。垂直支持パネル366は、ラックキャリア360の剛性を高めるために外壁361、底部パネル363、及び上部プレート250に取り付けることができる。上部プレート250は、外壁361又は中心シャフト365に接続することができる。上部プレート250の駆動シャフト開口352により、駆動シャフト231がラックキャリア360の上部プレート250又は中心シャフト365に結合し、モーターアセンブリ130が駆動シャフト231に連結されたときにラックキャリア360を回転させることができる。
【0034】
実施において、上部プレート250の各ラック取り付け機構351は、サンプル保存ラック(
図4に480として示されている)を受容する大きさの開口と、この開口内にサンプル保存ラックを適切な位置に配置する支持構造とを備え、この支持構造により、
図5に示されているように、ラックキャリア360の底部プレート363に支持されずに各サンプル保存ラックを上部プレート250から吊すことができる。加えて、ラックキャリア360は、上部プレート250の各ラック取り付け機構351の下の垂直空間に近接して位置する支持タブ364を備える。支持タブ364は、この支持タブに近接したサンプル保存ラック内に保存されたサンプルトレーがサンプル保存ラックから離れるのを防止し、且つラックキャリア360の回転中のサンプル保存ラックの移動を止める。
【0035】
図4は、開示される実施形態の態様によるインターフェイス部材が取り付けられた保存ラックの図である。
図4は、サンプル保存ラック480の上部に取り付けられたインターフェイス部材270を有するサンプル保存ラック480を示す。サンプル保存ラック480は、サンプル保存ラックの長さにわたって垂直方向に配置された複数の棚481の1つの上に各サンプル保存トレーを配置することにより、保存ボックスとも呼ばれる複数のサンプル保存トレー(不図示)を保持するように構成されている。各棚481は、この棚481にサンプル保存トレー(不図示)を保持するように構成された摩擦ばねクリップ483の対を有する。サンプル保存ラック480は、長方形のサンプル保存トレー(例えば、
図20A〜
図20Cに示されている)を保持するように構成されて例示されているが、このサンプル保存ラックは、あらゆる形状のサンプル保存トレーを保持するように構成することができる。例えば、一部の実施形態では、サンプル保存トレー及びサンプル保存ラックは、三角形又はパイ形の水平断面を有する。
【0036】
また、
図4に示されているように、サンプル保存ラック480の上部に取り付けられたインターフェイス部材270は、任意選択のハンドル471を備え、このハンドル471は、サンプル保存ラック480がインターフェイス部材270から吊るされていて、このインターフェイス部材270がラックキャリア360の上部プレート250に支持されているときに、サンプル保存ラック480の手動の回収を可能にする。インターフェイス部材270はまた、このインターフェイス部材270の3つの対応する側面から外側に突き出た3つの位置合わせピン472も備える。位置合わせピン472は、サンプル保存ラック480の外形を越えて延在し、且つ上部プレート250上のラック取り付け機構351に接触するように配置されている。
【0037】
図5A及び
図5Bは、開示される実施形態の態様による、それぞれの対応するインターフェイス部材によって複数のサンプル保存ラックを固定する上部プレートを備えたラックキャリアの図である。
図5Aは、サンプル保存ラック480の配置を示すために外壁361の一部が除去されているラックキャリア360の斜視図を示し、このサンプル保存ラック480は、回転可能な保存ドラム360の上部プレート250に固定され、インターフェイス部材270がサンプル保存ラック480の上部に取り付けられている。また、各サンプル保存ラック480に対して配置された支持タブ364も示されている。
【0038】
図5Bは、回転可能な保存ドラム360の上部プレート250に固定されたサンプル保存ラック480の配置を示すために外壁361の一部が除去されているラックキャリア360の下方からの斜視図を示す。サンプル保存ラック480は、上部プレート250から吊るされ、ラックキャリア360の底部プレート363には接触していない。こうすることにより、ラックキャリア360におけるサンプル保存ラック480の位置は、
図6により詳細に示されているように上部プレート250によって決まる。
【0039】
図6は、開示される実施形態の態様による、インターフェイス部材の位置合わせピンとラック取り付け機構との間の接合部分を示す
図5Aの上部プレート及び一体型ラック取り付け機構の図である。
図6は、インターフェイス部材270をそれぞれ支持する複数のラック取り付け機構351を有するラックキャリア360の上部プレートを示す。ラック取り付け機構351は、サンプル保存ラック480が上部プレート250を通過するときにこのサンプル保存ラック480を位置合わせするように配置された傾斜ガイドフィン652を備える。各ガイドフィン652は、V型ノッチ653又は平面ノッチ654を備え、各ノッチ653、654は、各インターフェイス部材270の3つの位置合わせピン472の1つを受容するように配置されている。2つのV型ノッチ653が一緒にインターフェイス部材270の位置を上部プレート250の平面に制約し、V型ノッチ653と平面ノッチ654とが一緒にインターフェイス部材270の位置を上部プレート250の主平面に対して直角な軸に制約する。
【0040】
図7は、開示される実施形態の態様による、ラックキャリアが駆動シャフト及びモーターに結合された極低温保存冷凍器の断面図である。
図7は、モーターアセンブリ130及び自動ドア140が取り付けられた自動構成の冷凍器120を示す。ラックキャリア360は、冷凍器120の内壁725内に配置され、モーターアセンブリ130に連結された駆動シャフト231によって支持されている。冷媒アクセスポート109は、冷凍器の底部ゾーン729に極低温液を供給し、この極低温液は、貯めて、ラックキャリア360の外壁361の下部362に接触させて上部プレート250を冷却することができる。駆動シャフト231は、冷凍器カバー121に結合されたレース729に支持されるように構成された球面軸受733を備える。手動動作の構成では、ラックキャリア360は、駆動シャフト231から吊るされ、レース729に収容された球面軸受733によって支持される。一部の実施形態では、駆動シャフト231は、冷凍器が自動回転用に構成された場合にのみ存在し得る。例えば、ラックキャリア360は、駆動シャフト231を用いずに、手動動作の軸受によって十分に支持することができる。
図7に示されている自動構成では、ラックキャリア360は、駆動シャフト231から吊るされ、この駆動シャフト231は、例えば、歯車装置により、モーターアセンブリ又は外部駆動系から支持され得る。
【0041】
冷凍器が形成される場合、冷凍器120の外壁123と内壁725との間で真空引きされ、内壁725が真空の維持によるこの内壁725への応力の結果として僅かに変形し得る。内壁725の全ての変形の結果、レース729の位置が正確に制御されず、及び手動動作中、駆動シャフト231の球面軸受733がレース729の上のラックキャリア360の重量を支持しているときに、ラックキャリア360の回転により、駆動シャフト231の長軸の歳差運動が起こり得る。駆動シャフト231の歳差運動は、手動回転中には重要ではないが、ラックキャリアの自動回転中にモーターアセンブリ130の内部部品に応力が誘導され、結果としてモーターマウント139に応力が誘導されることにより、駆動シャフト231に取り付けられたモーターアセンブリ130が損傷し得る。加えて、サンプル保存ラック480の自動回収は、冷凍器120の正確で予測可能な位置でインターフェイス部材270に結合する自動装置を必要とする。
【0042】
引き続き
図7を参照すると、モーターアセンブリ130及びモーターマウント139に対する応力を低減するため、及び冷凍器120の上部プレート250を水平にすることによってインターフェイス部材270を正確に位置合わせするために、駆動シャフト231がモーターアセンブリ130によってレース729から解放される。モーターマウント139は、モーターアセンブリ130を水平にすることができ、結果として、ラックキャリア360及び上部プレート250が冷凍器120の内部で水平になる。モーターアセンブリ130による駆動シャフト231の回転に対する上部プレート250の位置の精度を更に高めるために、ラックキャリア360は、上部プレート250によって駆動シャフトに連結することができ、且つ上部プレート250を接続ディスク734によって駆動シャフト231に直接連結することができる。上部プレート250を駆動シャフト231に直接連結しないと、回転可能な冷凍器360に加えられるトルクがこの回転可能な冷凍器360を回転させて、上部プレート250の位置と駆動シャフト231の回転との間の精度を低下させ得る。
【0043】
図8は、開示される実施形態の態様による、手動動作用に構成されたラックキャリアを備えた極低温保存冷凍器の断面等角図である。
図8は、冷凍器カバー121のアクセスポート122を介したラックキャリア360への手動アクセス及びラックキャリア360の回転用に構成された冷凍器を示す。駆動シャフト231は、連結ディスク734によってラックキャリア360の上部プレート250に結合され、駆動シャフト231の球面軸受733がレース729に支持されている。このようにして、使用者は、グローブをした手を冷凍器120内に入れて、ラックキャリア360を、レース729を中心に回転させる。使用者は、所望のインターフェイス部材270をアクセスポート122に合わせたら、このインターフェイス部材270のハンドル471を把持し、且つサンプル保存ラック480を、アクセスポート122を介して取り出して、このサンプル保存ラック480を冷凍器120から回収する。
【0044】
サンプル保存ラック480の自動回転及び回収用に冷凍器120を構成するために、モーターアセンブリがモーターマウント239及び駆動シャフト231に取り付けられる。球面軸受733をレース729から持ち上げるために、駆動シャフトは、ねじ付き外側端部(
図9に934として示されている)を備えることができる。駆動シャフト231のねじ付き外側端部により、ラックキャリア360を回転させて駆動シャフト231をモーターアセンブリ130内にねじ込み、球面軸受733をレース729から持ち上げることができる。持ち上げられると、駆動シャフト231をモーターアセンブリ130の所定の位置にロックして、駆動シャフト231の更なるねじ込み又はねじ戻しを防止することができる。駆動シャフト231の持ち上げ及びロックのプロセスは、
図16及び
図27A〜
図27Bを参照して以下に更に詳細に説明される。
【0045】
図9は、開示される実施形態の態様による
図7及び
図8の駆動シャフトの図である。
図9は、モーターアセンブリ130内にねじ込まれるように適合されたねじ付き外側端部934、連結ディスク734に結合されるように又は上部プレート250に直接結合されるように適合された内側端部935、及び球面軸受733を備える駆動シャフト230を示す。
【0046】
図10は、開示される実施形態の態様による、冷凍器からサンプル保存ラックを取り出す回収モジュールの図である。
図10は、回収モジュール11及び冷凍器120を備える構成可能な極低温保存装置100を示す。自動用に構成するために、把持アセンブリ1011を備える回収モジュール110が冷凍器カバー121に固定され、駆動シャフトがラックキャリア360を持ち上げてモーターアセンブリ130に結合させて、このラックキャリア360の自動回転を可能にする。動作中、モーターアセンブリ130がラックキャリア360を所望の位置に回転させ、把持アセンブリ1011が冷凍器内に下げられてサンプル保存ラックのインターフェイス部材270に結合し、冷凍器120のアクセスポート122を介してサンプル保存ラック480を回収又は収容する。
【0047】
図11A及び
図11Bは、開示される実施形態の態様による、サンプル保存ラックのインターフェイス部材に結合する回収モジュールの把持アセンブリの図である。
図11Aは、把持モジュール1112が下端部に配置された把持アセンブリ1011、及びインターフェイス部材270が取り付けられたサンプル保存ラック480を示す。把持モジュール1112は、インターフェイス部材270に結合してサンプル保存ラック480を把持アセンブリ1011に固定するように適合されている。把持モジュール1112は、位置合わせピン1113、ばね突き出しピン1114、及び検出ロッド1116を備える。インターフェイス部材270は、取り付け開口1174を支持する取り付け面1173、円形位置合わせ孔1175、及び楕円形位置合わせ孔1176を備える。位置合わせピン1113は、取り付け開口1174内のT型ラッチ(不図示)に係合する前に把持モジュール1112を取り付け面1173に対して正確に位置合わせするために設けられている。
【0048】
動作中、把持モジュール1112がインターフェイス部材270に対して下げられ、把持モジュール1112が取り付け面1173に近づくと、位置合わせピン1113が位置合わせ孔1175、1176に進入する。楕円形位置合わせ孔1176は、インターフェイス部材270の熱収縮又は熱膨張が、位置合わせピン1113の両方の位置合わせ孔1175、1176への進入を阻止するのを防止する。位置合わせピン1113に結合すると、円形位置合わせ孔1175が把持モジュール1112を把持面1173の平面に配置し、楕円形位置合わせ孔1176が、把持モジュール1112の回転を円形の位置合わせ孔1175の中心線を中心とした回転に制約する。ばね突き出しピン1114は、把持モジュール1112が取り付け面1173に対して押圧されると、取り付け面1173によって圧縮される。ばね突き出しピン1114の圧縮により、インターフェイス部材270を把持モジュール1112から離れる方向に押す力が生じ、この力は、例えば、取り付け面1173と把持モジュール1112との間の氷又は霜から生じ得るあらゆる接着を克服することにより、後の把持モジュールの取り付け面1173からの切り離しに役立つ。
図13A〜
図13Cに示されているように、把持モジュール1112が下げられると、検出ロッド1116は、例えば、取り付け面1173に接触するときに撓むことができ、この撓みを使用して、取り付け面1173の位置を検出し、いつ結合動作を開始できるかを示す。
【0049】
また、取り付け面1173の既知の位置を考慮すると、この取り付け面1173に接触する前に生じている取り付け面1173上の霜との接触の結果として予想よりも早く撓むことにより、検出ロッド1116を用いて、取り付け面1173に集積した霜を検出することができる。加えて、取り付け面1173の3つ全ての開口1174〜1176は、インターフェイス部材270上の霜が、把持モジュール1112がインターフェイス部材270に結合するときにこれらの開口の内部で圧縮されて氷になるのを防止するための貫通孔である。
【0050】
図11Bは、インターフェイス部材270に結合した把持アセンブリ1011の把持モジュール1112を示す。図示されている位置では、ばね突き出しピン1114は、インターフェイス部材270に対して圧縮され、検出ロッド1116がインターフェイス部材270によって上方に押されている。加えて、位置合わせピン1113は、位置合わせ孔1175、1176内に配置されている。
【0051】
図12A及び
図12Bは、開示される実施形態の態様による、サンプル保存ラックのインターフェイス部材に結合された把持アセンブリの断面図である。
図12Aは、サンプル保存ラック480のインターフェイス部材270に結合した把持アセンブリ1011の把持モジュール1112を示す。
図12Bは、
図12Aの詳細Bの拡大図である。
図12Bは、インターフェイス部材270の位置合わせ孔1175、1176の内部にある把持モジュール1112の位置合わせピン1113を示す。T型ラッチ1218がインターフェイス部材270の取り付け面1173の下に位置している。T型ラッチ1218は、把持アセンブリ1011の内部のラッチシャフト1217に連結されている。T型ラッチ1218は、
図13A〜
図13Cに示されているように、取り付け面1173の取り付け開口1174を通過して、取り付け面1173の下で回動してインターフェイス部材270を把持モジュール1112に固定するように構成されている。
【0052】
図13A〜
図13Cは、開示される実施形態の態様による、インターフェイス部材と結合している把持アセンブリのラッチの図である。
図13Aは、インターフェイス部材270が把持アセンブリ1011に固定される前の把持アセンブリ1011のT型ラッチ1218を示す。
図13Bは、
図13Aの詳細Aの拡大図である。
図13Bは、把持アセンブリ1011の把持モジュール1112に対して配置されたインターフェイス部材270を示す。把持モジュール1112の位置合わせピン1113は、インターフェイス部材270の対応する位置合わせ孔1175、1176の内部にあり、T型ラッチ1218は、取り付け面1173のアダプター開口1174を通過している。
図13Cに示されているように、ラッチシャフト1217によるT型ラッチ1218の回動により、T型ラッチ1218の端部がインターフェイス部材270の取り付け面1173の下に配置され、把持アセンブリ1011は、インターフェイス部材270に結合されたサンプル保存ラック480を持ち上げることができる。
【0053】
図14は、手動グリッパー1400の図である。手動グリッパー1400は、
図10〜
図13Cを参照して上記された把持アセンブリ1011の機構と同等の機構を含むように構成することができるが、使用者による保存ラックの手動操作を可能にする機構も備えるように構成されている。特に、手動グリッパー1400は、保存ラックのインターフェイス部材270に整合するように構成されたプレート、及びT型ラッチ1418の係合の前にプレート1412を取り付け面1173に対して正確に配置するように設けられた位置合わせピン1413を備えることができる。T型ラッチ1418は、下側シャフト1417に連結され、下側シャフト1417は、エンクロージャー1411を介して上側シャフト1420に係合している。上側シャフト1420は、使用者による手動操作のためのTバー1422に連結されている。
【0054】
エンクロージャー1411は、下側シャフト1417及びT型ラッチ1418をプレート1412に向かって引き込んだ位置に維持するように構成されたばね又は他の装置を収容することができる。しかしながら、使用者は、Tバー1422に下向きの力を加えて、下側シャフト1417及びT型ラッチ1418を延在させて保存ラックのインターフェイス部材270に係合させることができる。Tバー1422を回転させることにより、使用者は、下側シャフト1417及びT型ラッチ1418を回転させてインターフェイス部材270にロックし、これにより、使用者が手動グリッパー1400によって保存ラックを持ち上げて運ぶことができる。
【0055】
図13A〜
図13Cを参照して上記されたように把持アセンブリ1011を収容する保存ラックのインターフェイス部材270により、絶縁グローブを使用して従来のラックハンドルを把持しなくても、手動グリッパー1400を用いてラックを取り出すことができる。従って、手動グリッパー1400は、保護用衣服を着たままでのラックのより容易な操作を可能にする。
【0056】
再び
図1を参照すると、上記された自動極低温保存システム100は、一般に、極低温冷凍器120と、冷凍器120の上部に取り付けられた自動システム105とを備えている。
図2〜
図14を参照して上記された冷凍器120は、自動システム105から独立して設けることができ、自動システム105との動作を可能にするように上記の機構を備える。従って、冷凍器120は、自動システム105が存在しないときには「手動」モードで動作し、自動システム105と組み合わせられると「自動」モードで動作するように構成することができる。同様に、自動システム105は、冷凍器120から独立して設けてもよく、又は冷凍器120と組み合わせて設けてもよい。例えば、自動システム105は、レトロフィットとして冷凍器120に取り付けてこの冷凍器120で動作するように構成し、この冷凍器120を手動でのみアクセス可能な冷凍器から自動冷凍器(即ち、自動保存システム100)に変換することができる。自動システム105の実施形態の例が以下に説明される。
【0057】
図15は、一実施形態における自動回収用の自動システム105を例示する。このシステム105は、自動極低温保存システム、例えば、
図1を参照して上記されたシステム100で実施することができ、且つ上記された機構を含み得る。自動システム105は、極低温冷凍器120内のサンプルラックを自動的に回収及び戻すように動作し、この極低温冷凍器120は、
図1〜
図14を参照して上記されたように構成することができる。このシステム105は、いくつかのマウント(例えば、マウント132、133、134)によって冷凍器カバー121に取り付けることができ、且つモーターアセンブリ130、自動ドア140、ラックプーラー150、絶縁スリーブ160、及びコンベヤ170を備える。
【0058】
モーターアセンブリ130は、それぞれのマウント132によって冷凍器カバー121に取り付けられ、冷凍器120内でラックアセンブリを回転するように動作することができる。例えば、モーターアセンブリ130は、
図3を参照して上記されたようにラックキャリア360の回転を駆動して、例えば、選択されたラック(例えば、
図4のラック480)を冷凍器120のアクセスポート122の下に配置することができる。モーターアセンブリ130はまた、自動ドア140を取り外すこと及び戻すことを行い得る。
図15に示されているように、ドア140は、モーターアセンブリ130によって直立位置又は「開」位置にあり、サンプルの移送操作中に冷凍器120のアクセスポート122へのアクセスを可能にしている。サンプルラックが冷凍器120から取り出されていない又は冷凍器120に戻されていないとき、モーターアセンブリ130は、ドア140がアクセスポート122にシールを形成する「閉」位置までこのドア140を下げることができる。モーターアセンブリ130及び自動ドアの実施形態は、
図16及び
図17を参照して以下に更に詳細に説明される。
【0059】
ラックプーラー150は、
図10〜
図13Bを参照して上記された把持アセンブリ1011を備えることができ、且つ選択されたラック(例えば、
図4のラック480)にラッチして、このラックを、アクセスポート122を介して持ち上げて絶縁スリーブ160内に入れるように動作する。ラックプーラー150は、コンベヤ170によって支持することができ、且つアクセスポート122でマウント133と滑り接触することができる。絶縁スリーブ160は、移送動作中に取り外されたラックを収容することができ、且つ動作中に閾値温度以下に取り外されたラックを維持するために絶縁壁を備える。スリーブポート165は、サンプルボックスの選択されたラックに対する手動及び/又は自動移送を可能にする。ラックプーラーの実施形態は、
図18〜
図19Bを参照して以下に更に詳細に説明され、絶縁スリーブ160の実施形態は、
図20A〜
図20Dを参照して以下に更に詳細に説明される。
【0060】
コンベヤ170は、電動レール、及びラックプーラー150に連結された運搬装置を備えることができ、且つこのラックプーラー150及び絶縁スリーブ160を、冷凍器120のアクセスポート122に対して線形経路に沿って移動させて配置するように動作することができる。特に、コンベヤ170は、自動ドア140の開放及び閉鎖中にラックプーラー150及び絶縁スリーブ160をアクセスポートから離して配置することができる。更に、ラック移送動作中及びドア140が開放した後、コンベヤ170は、移動してラックプーラー150及び絶縁スリーブ160を選択されたラックの上に配置することができ、これにより、ラックプーラー150がアクセスポート122を介して選択されたラックを持ち上げて絶縁スリーブ160内に入れることができる。加えて、コンベヤは、ラックプーラー150及び絶縁スリーブ160の手動及び/又は自動回転を可能にして、冷凍器120又は特定のラックへの手動アクセス又は緊急アクセスを可能にすることができる。コンベヤ170の実施形態は、
図21〜
図23を参照して以下に更に詳細に説明される。
【0061】
図16は、一実施形態における自動モーターアセンブリ130(「駆動系」とも呼ばれる)を例示する。モーターアセンブリ130は、
図1及び
図15を参照して上記されたように構成することができる。特に、モーターアセンブリ130は、マウント132によって冷凍器カバー121に取り付けることができ、且つ冷凍器120内でラックキャリアを回転させるように動作することができる。このような動作を提供するために、モーター1620(
図17に更に詳細に示されている)は、駆動シャフト(例えば、
図7の駆動シャフト230)に結合された中心駆動装置1640の回転を制御してラックキャリア(例えば、
図3のラックキャリア360)を回転させるために歯車アセンブリ1630を動作させる。別法では、モーター1620は、ラックキャリアを回転させる駆動シャフトに直接連結することができる。中心駆動装置1640の下に位置するロックプレート1645は、駆動シャフト231に係合してこの駆動シャフト231を持ち上げて所定の位置にロックするように構成されている。ロックプレートは、
図27A及び
図27Bを参照して以下に更に詳細に説明される。
【0062】
モーターアセンブリ130は、自動ドア140の取り外すこと及び戻すことも行い得る。追加のモーター1650が歯車1660を駆動し、この歯車1660は、ドア140を支持するドアブラケット1670に連結されている。ドアブラケット1670は、歯車1660の一端に向いて配置されたスロット1680内に延在することができる。スロット1680は、ブラケット1670の歯車1660内での一定範囲の運動を可能にし、従って、モーターアセンブリ130が歯車1660によってドア140を強制的に閉鎖するのを防止する。むしろ、ドア140は、モーター1650によって下げられると、ドア140の重量によって閉鎖されたままであり得、使用者が手動である程度持ち上げることができる。この機構は、モーターアセンブリ130の状態にかかわらず、ドア140を手動で持ち上げてサンプルへのアクセスを可能にすることができる。例えば、緊急事態、例えば、モーターアセンブリ130に影響を及ぼす停電中にサンプルラックにアクセスすることができる。
【0063】
図16に示されているように、ドア140は、モーターアセンブリ130によって直立位置又は「開」位置にあり、移送動作中に冷凍器120のアクセスポート122にアクセスすることが可能である。サンプルラックが冷凍器120から取り出されていない又は冷凍器120に戻されていないとき、モーターアセンブリ130は、ドア140がアクセスポート122でシールを形成する「閉」位置までこのドア140を下げることができる。
【0064】
図17は、
図16を参照して上記されたモーターアセンブリ130及びドア140の断面図を例示する。ドア140は、金属(例えば、ステンレス鋼)上面及び発泡体下部から構成することができ、この発泡体下部は、冷凍器アクセスポート122内に挿入されて冷凍器120の内部と外部(例えば、非制御)環境との間に熱シールを実質的に形成する形状である。従って、ドア140は、モーター1650及び歯車1660によって制御されるドアの移動範囲に沿った3つの位置で示されている:アクセスポート122でシールを形成する「閉」位置(140A);部分的に開放した位置(140B);及びドア140がポート122の上の垂直空間に完全に存在しない完全に開放した位置(140C)。完全に開放した位置(140C)では、ドアは、冷凍器120内のラック(例えば、
図4に示されているラック480)を取り出すこと及び戻すことと、例えば
図15に示されているようにアクセスポート122の上のラックプーラー及び絶縁スリーブの位置合わせとを可能にする。更なる実施形態では、発泡体下部は、小さくして又は完全に除去して、別の下部、例えば、ネオプレン又は他の絶縁材料の層で交換することができる。ドア140の下部の大きさ及び表面積を小さくすることにより、ドア140の下面の霜の集積を減少させることができる。
【0065】
図18は、一実施形態におけるラックプーラー150を例示する。
図16に示されている実施形態とは対照的に、ラックプーラー150は、外側カバー及び関連する絶縁スリーブ(例えば、
図15の160)が存在しない状態で示され、支柱1810、ねじ付きシャフト1840、シャフトモーターアセンブリ1830、ブラケット1820、及び把持アセンブリ1011を含むその内部の部品が例示されている。支柱1810は、一般に残りの部品を支持し、
図21〜
図23を参照して以下に説明されるようにコンベヤ170に取り付けることができる。シャフトモーターアセンブリ1830は、ねじ付きシャフト1840を回転させるように動作し、このねじ付きシャフト1840は、ブラケット1820及び把持アセンブリ1011をこのねじ付きシャフト1840の長さに沿って垂直方向に移動させる。ねじ付きシャフト1840は、例えばラックプーラー150への電力が停止したときに、ブラケット1820及び把持アセンブリ1011をねじ付きシャフト1840に沿って手動で移動させることを可能にする粗ねじ込み機構及び/又は他の機構を備えることができる。把持アセンブリ1011は、
図10〜
図13Cを参照して上記されたように構成することができ、特に、サンプルラック480と係合するように動作して、ラックプーラー150によるサンプルラック480の昇降を可能にすることができる。
【0066】
図19A及び
図19Bは、一実施形態における把持アセンブリ1011を例示する。把持インターフェイス1112に関連する把持アセンブリ1011の機構は、
図10〜
図13Cを参照して上記されている。上述の機構に加えて、把持アセンブリ1011は、
図18に示されているブラケット1820に結合するためのブラケットインターフェイス1920、及び自動ラッチ動作を支持する機構を備えることができる。
図19Aに示されているように、特に、把持アセンブリは、歯車1935A及び1935Bを回転させるように構成されたモーター1930を備えることができる。歯車1935Bは、把持アセンブリ1011の長さにわたって延在する内部シャフト(
図12Bにシャフト1217として示されている)に更に連結し、これにより、ロック機構(例えば、
図12BにT型ラッチ1218)を回転させてサンプルラックのインターフェイスに係合することも、このインターフェイスとの係合を解除することもできる。このような動作を制御するためのフィードバックを提供するために、把持アセンブリ1011は、1つ以上のセンサ1940、1950も備えることができる。回転センサ1950は、歯車1935Bの歯車の回転の閾値を検出して、ロック機構の回転位置を決定することができ、この回転位置は、ロック状態又は非ロック状態を示し得る。回転センサ1950は、いつ対応する光が妨害されたかを示す光学又は赤外線ビームセンサを備えることができる。
【0067】
深さセンサ1940は、把持インターフェイス1112とこの把持インターフェイス1112が係合するサンプルラック480との間の1つ以上の閾値距離を示す。
図19Bに示されているように、センサ1940は、検出ロッド(
図11A及び
図11Bを参照して上記された)の上に配置され、いつ検出ロッド1116を検出したかを示すことができる。例えば、深さセンサは、いつ対応する光が検出ロッド1116によって妨害されたかを示す光学又は赤外線ビームセンサを備えることができる。ラッチ動作中に1つ以上の位置における検出ロッド1116及び/又は別のロッドの存在を検出することにより、深さセンサ1940は、以下の1つ以上を示すことができる:1)ラック480の存在を示す、把持インターフェイス1112とラック480との間の第1の閾値距離;2)把持インターフェイス1112でロック機構に係合する適切な距離を示す第2の閾値距離;及び3)把持インターフェイス1112の一部(例えば、ロック機構)が許容できない距離まで延在していることを示す第3の閾値距離。変動する条件、例えば、異なるラックの配置、並びにラック480の上面及び/又は把持インターフェイス1112の底面での霜の集積により、把持アセンブリ1011は、連続的なラックの回収動作中に多数の物理的な変動に遭遇し得る。従って、センサ1940、1950は、このような変動条件にかかわらず、一連のラックに正確に係合するのを支援することができる。
【0068】
図20A〜
図20Dは、一実施形態における絶縁スリーブ160を例示する。この絶縁スリーブは、
図1及び
図15を参照して上記されたように構成することができる。特に、この絶縁スリーブは、ラックプーラー150及びコンベヤ170によって冷凍器カバー121に取り付けることができる。
図20Aに示されているように、絶縁スリーブ160は、ラック回収動作中に冷凍器から取り出されたラック480を収容することができ、且つこの動作中、取り出されたラック480を閾値温度よりも低く維持するために絶縁壁2020を備える。絶縁スリーブ160の壁2020は、冷凍器から完全に取り出されたときにラック480の全長、及びラック480を持ち上げるために使用される把持アセンブリ(例えば、
図18及び
図19の把持アセンブリ1011)の長さの両方を収容する高さまで延在させることができる。ドア2075を有するスリーブポート165がラック480の所与の棚へのアクセスを可能にし、絶縁スリーブ160がサンプルボックス2080のラック480に対する手動及び/又は自動移送を提供することができる。
【0069】
図20B及び
図20Cは、サンプルボックス2080の移送中の絶縁スリーブ160の下部の側断面図を示す。
図20Bに示されているように、サンプルボックス2080は、移送前又は移送後に絶縁スリーブ160内(及びラックの棚)に収容される。スリーブポート165は、手動取り外しのためのハンドル2070を備え得るスリーブドア2075によってシールされて又はシールされずに覆われている。ドア2075の反対のスリーブ160の後側に配置されたモーター2030は、排出ロッド2035をサンプルボックス2080に向かって駆動させるように動作して、
図20Cに示されているようにこのボックス2080を少なくとも部分的にポート165を介して押し出すことができる。センサ2095は、ボックス2080の存在又は位置を示すことができる。ボックス2080の自動排出中、センサが、ボックス2080がポート165の外側の閾値距離に達したことを検出すると、センサ2095は、排出ロッド2035の駆動を停止するようにモーター2030に信号を供給することができる。この時点で、使用者は、ボックス2080をスリーブポート165から手動で完全に取り出すことができる。
【0070】
サンプルボックス2080をラックの棚に戻す際、使用者は、
図20Cに示されているようにボックス2080をスリーブポート165に挿入することができる。ポート165のドア2075を閉鎖すると、ドアバンパー2055は、ボックス2080がラックの棚内に完全に配置されるようにこのボックス2080を更に押すことができる。センサ、例えば、センサ2095は、更に確実にボックス2080が適切に配置されるようにこのボックス2080の存在及び/又は位置を示すこともできる。ボックス2080がラック内に配置されていることが検証されると、例えば、別のサンプルボックスを取り出す若しくは戻すため又はラックを冷凍器内に戻すため、ラックをスリーブ内で下げる又は持ち上げることができる。
【0071】
図20Dは、絶縁スリーブ160の上部を例示する。この図では、スリーブ160の壁2020のそれぞれは、それぞれの絶縁層2060(例えば、発泡体又は他の絶縁材料を含む)を備えることが示されている。壁2020の1つが、その壁の長さに延在する2層ガスケット2090を更に備えている。ガスケット2090は、ブラケット1920を収容し、このブラケット1920は、上記されたラックプーラー150の把持アセンブリ1011を支持し、絶縁スリーブ160の長さにわたるこの把持アセンブリ1011の上昇及び下降を可能にすると共に、スリーブ160の内部と制御しなくてもよい周囲環境との間の空気の移動を最小限にする。絶縁スリーブ160は、その内部と周囲環境との間の気密シールを形成しても形成しなくてもよいが、このような空気の移動を最小限にすることは、スリーブ160内のサンプルラックへの熱及び水分の移動を最小限にするのに役立ち得る。空気の移動を最小限にするのを支援する他の特徴は、ラックと層2060との間の空間が最小限でラックを近接して収容するために絶縁層2060、及びスリーブ160の上部を取り囲むカバー(不図示)を形成することを含み得る。
【0072】
更に、絶縁スリーブ160は、排出ガス(例えば、窒素ガス)をスリーブ160内に案内するためのガス入口2098を収容することができる。スリーブ160は、一般に、非制御環境を含み得るが、移送動作中、排出ガスをスリーブ160に案内して、このスリーブ160内の水分及び/又は温度を最低限することができる。排出ガスは、ラックがスリーブ160内に上昇される直前又は上昇されると同時に案内することができる。ラックをスリーブ160から取り出した後、スリーブ160の内部は、同時の移送動作まで維持され得る非制御環境に戻すことができる。
【0073】
図21A〜
図21Cは、一実施形態における、コンベヤ170の上面図、並びに自動システム及び冷凍器120に対する動作の図である。コンベヤ170は、
図15を参照して上記されたように構成することができる。特に、コンベヤは、それぞれのマウント134によって冷凍器カバー121に取り付けることができる。コンベヤ170は、電動レール及び運搬装置(
図22に更に詳細に示され、以下に説明される)を備えることができ、且つラックプーラー150に連結され、このラックプーラー及び絶縁スリーブ160の両方を支持している。コンベヤ170は、ラックプーラー150及び絶縁スリーブ160を冷凍器120のアクセスポート122に対して線形経路に沿って移動させて配置するように動作することができる。コンベヤ170によって達成可能な3つの異なる位置がそれぞれ
図21A〜
図21Cに示されている。
【0074】
図21Aでは、コンベヤ170は、ラックキャリアの内円にあるアクセスポート122の下側に位置するラックの上に絶縁スリーブ160を配置している。対照的に、
図21Bでは、選択されたラックがラックキャリアの外円に位置している。従って、コンベヤ170は、アクセスポート122の上及びラックキャリアの外円にあるラックの上に絶縁スリーブ160を配置している。
図21A及び
図21Bに示されている両方の位置では、ラックプーラー150及び絶縁スリーブ160は、選択されたラックに係合してこの選択されたラックを冷凍器120から絶縁スリーブ160内に持ち上げるように配置されている。自動ドア140が開放している間及び閉鎖している間、ラックプーラー150及び絶縁スリーブ160は、アクセスポート122から完全に離れていなければならない。従って、
図21Cに示されているように、コンベヤ170はまた、絶縁スリーブ160及びラックプーラー150をアクセスポート122から離して配置することができ、これにより、自動ドア140をアクセスポート122から取り外す又はアクセスポート122に戻すことが可能となる。
【0075】
図22は、コンベヤ170とラックプーラー150との接合部分を例示する。コンベヤ170は、電動ベルトドライブ2245、及びそれぞれのマウント134に取り付けられたレール2240、並びにベルトドライブ2245の制御下でレール2240に沿って移動するように構成された運搬プレート2250を備える。運搬プレート2250は、ラックプーラー150の相補部分に連結されるピボットシャフト2260を更に支持する。ピボットシャフト2260は、手動解放、例えば、解放ピン2265、或いはスイッチによって固定されるラックプーラー150との回転可能な連結を形成することができる。解放ピン2265が係合した状態では、ピボットシャフト2260は、ラックプーラー150との静止連結を維持する。解放ピン2265が係合解除された(即ち、取り外された)状態では、ピボットシャフト2260は、ラックプーラー150の水平方向の回転を可能にし、これにより、冷凍器アクセスポート122又は絶縁スリーブ内に位置するラックへの手動アクセス又は緊急アクセスが可能となる。更に、手動ブレーキ解放アーム2255は、ラックプーラー150の手動の垂直方向の移動を制限するロックを制御する。ブレーキ解放アーム2255が係合解除されると、ラックプーラー150を手動で制御して、このラックプーラー150に係合したラックを上昇又は下降させることができる。従って、解放ピン2265及びブレーキ解放アーム2255の両方により、必要に応じて、例えば、緊急又は停電の場合にラックに手動でアクセスして移動させることができる。
【0076】
図23A及び
図23Bは、
図22を参照して上記されたように解放ピン2265の係合解除の結果としてのラックプーラー150及び絶縁スリーブ160の回転を例示する。
図23Aでは、ラック移送動作中のラックプーラー150及び絶縁スリーブ160が示されている。コンベヤ170の解放ピン2265の係合解除後、
図23Bに示されているように、ラックプーラー150及び絶縁スリーブ160を時計回りに回転させることができる。この回転の結果として、冷凍器120のアクセスポート122に手動でアクセスすることができる。加えて、サンプルラックが絶縁スリーブ160内に配置されている場合、このサンプルラックを冷凍器120から離れた絶縁スリーブ160から手動で取り出すことができる。
【0077】
図24は、更なる実施形態における、制御装置180を含む自動極低温保存システム2400のブロック図である。このシステム2400は、サンプル自動システム105及び冷凍器120を含む、
図1〜
図23を参照して上記された極低温保存システム100の特徴を備えることができ、更に制御装置180を備える。制御装置180は、自動システム105及び冷凍器120に連結して結合することができ、一般に、それぞれの動作の一部又は全てを制御する。例えば、制御装置180は、冷凍器120内の温度、湿度、及び他の状態を監視して制御することができる。制御装置180はまた、サンプルの冷凍器120に対する移送を管理及び制御するために自動システム105(例えば、モーターアセンブリ160、ラックプーラー150、絶縁スリーブ160、及びコンベヤ170)を制御することもできる。制御装置180はまた、他の動作、例えば、機械部品の校正、サンプルの識別、及び故障又は災害からの復旧を制御することもできる。更に、この制御装置は、各サンプル(即ち、ラック及びサンプルボックス)の冷凍器120内の位置を含む、この冷凍器120内に保存されたサンプルについての情報を保存するデータベース185を維持することができる。制御装置180は、サンプルの冷凍器120内への移送又は冷凍器120からの移送に応じてデータベース185を更新することができる。
【0078】
このような制御動作を行うために、制御装置180は、適切なコンピュータハードウェア及びソフトウェアの資源、例えば、1つ以上のコンピュータワークステーション、並びに自動システム105及び冷凍器120と通信するように構成されたインターフェイスを備えることができる。制御装置180は、使用者によるシステム2400の監視を可能にし、且つこのシステム2400の上述の動作の開始の監視を可能にするインターフェイス(例えば、ワークステーション)も備えることができる。
【0079】
図25は、サンプルを自動極低温保存システムから回収するプロセス2500の流れ図であり、このプロセス2500は、
図1〜
図24を参照して上記されたシステム100、2400のいずれかによって行うことができる。
図15及び
図24を参照すると、制御装置180は、移送されるべき1つ以上のサンプルのサンプル識別子(ID)を受け取ることができる(2505)。移送される各サンプルについて、制御装置180は、冷凍器120内のサンプルのアドレス(ラック及びサンプルボックス)を含むデータベース185に、サンプルの現在の位置を決定するためにアクセスすることができる(2510)。この位置に基づいて、制御装置180は、冷凍器120内のラックキャリアを回転させて、選択されたラックをアクセスポート122に整合させるようにモーターアセンブリ130に指示することができる(2515)。次いで、制御装置180は、自動ドア140を開放するようにモーターアセンブリ130に指示することができ(2520)、ラックプーラー150及び絶縁スリーブ160をアクセスポート122及び選択されたラックの上に配置するようにコンベヤ170に指示することができる(2525)。配置されると、ラックプーラー150が把持アセンブリ1011を下げて選択されたラックに係合させ(2530)、且つこの選択されたラックを、選択されたサンプルボックスがスリーブポート165に整合する高さまで持ち上げて絶縁スリーブ160内に入れる(2535)。選択されたラックの上昇の前又は上昇と同時に、絶縁スリーブを、
図20Dを参照して上記されたように排出ガスで処理することができる。
【0080】
選択されたボックスがスリーブポート165に整合されると、制御装置180は、このスリーブポート165を介してボックスを部分的に排出するように絶縁スリーブ160に指示することができる(2540)。次いで、使用者がサンプルをボックスから取り出し、且つ/又はサンプルをボックスに移送することによってボックスを手動で完全に取り出すことができる。ボックスがスリーブポート165及びラックに戻されたことが検出されると(2545)、制御装置は、ラックを冷凍器120内に戻し、ラックプーラー150及び絶縁スリーブ160を再配置し、且つドア140をアクセスポート122に戻し、システム100を移送動作の前の状態に戻るようにラックプーラー150、モーターアセンブリ130、及びコンベヤ170に指示することができる(2550)。更に、ボックスが所与の時間内にスリーブポート165に戻されなかった場合(2555)、タイムアウト条件が起こり得、システム100は、選択されたボックスなしでラックを冷凍器120に戻すことができる。このようにすることは、回収したラックが冷凍器120から取り出されている間に望ましくない高い温度に達するのを防止するのに役立ち得る。
【0081】
図26A〜
図26Cは、代替の実施形態における自動システム111、112、113を例示する。自動システム111、112、113は、
図1〜
図25を参照して上記された、システム100及び自動システム105の一部又は全ての特徴を含むように構成することができる。更に、
図26Aに示されているように、自動システム111は、ラックからの移送中及び/又はラックへの移送中にサンプルボックス2080を収容するための前室2630を備えることができる。ボックスコンベヤ2645は、ラックと前室2630との間でサンプルボックス2080を自動的に移動させることができる。更に、前室ドア2635は、使用者がサンプルボックス2080にアクセスすることによって手動で開放することができる。前室2630及びボックスコンベヤ2645を設けることにより、自動システム111は、サンプル移送動作の更なる自動化を提供すると共に、低温サンプルボックス上の霜の発生を低減し、且つ/又は冷凍器に進入する熱及び/又は水分の量を低減することができる。
【0082】
図26Bに示されている自動システム112は、前室ドア2638がグローブポート2636を備え得るという点を除いて、上記された
図26Aのシステム111の前室及びボックスコンベヤと同等の前室2631及びボックスコンベヤを備えることができる。グローブポート2636は、ドア2638を開放しなくても使用者による前室2631のサンプルボックス内のサンプルの操作を可能にすることができ、これにより、低温サンプルボックス上での霜の発生が減少する。
【0083】
図26Cに示されている自動システム113は、サンプル保存ラック(例えば、
図4に示されているサンプル保存ラック480)全体を収容するように適合された前室2638を備えることができる。動作中、コンベヤ170は、サンプル保存ラック(絶縁スリーブ160内にある)を前室2638の上に配置することができ、次いで、サンプル保存ラックが下げられて前室2639内に入れられる。次いで、使用者は、ドア2639を開放して、サンプルラックから1つ以上のサンプルボックスを取り出すことができ、且つ/又はサンプルラックに1つ以上のサンプルボックスを戻すことができる。別法では、使用者は、サンプル保存ラック自体を取り出すことができ、且つ/又は戻すことができる。従って、自動システム113は、冷凍器120に対するサンプルの大量装着及び大量取り出しを提供する。
【0084】
図27A及び
図27Bは、駆動シャフトに係合してロックするためのモーターアセンブリの一部を例示する。
図8を参照して上記されたように、サンプル保存ラック480の自動回転及び自動回収用に冷凍器120を構成するために、モーターアセンブリ130がモーターマウント239及び駆動シャフト231に取り付けられる。球面軸受733をレース729から持ち上げるために、駆動シャフト231は、ねじ付き外側端部(
図9に934として示されている)を備えることができる。駆動シャフト231のねじ付き外側端部により、ラックキャリア360を回転させて駆動シャフト231をモーターアセンブリ130内にねじ込み、球面軸受733をレース729から持ち上げることができる。持ち上げられると、駆動シャフト231を、モーターアセンブリ130の所定の位置にロックして、駆動シャフト231の更なるねじ込み又はねじ戻しを防止することができる。
図16を参照して上記されたモーターアセンブリ130は、ロックプレート1645を備え、このロックプレートは、駆動シャフト231に係合してこの駆動シャフトを持ち上げて所定の位置にロックする。
【0085】
ロックプレート1645は、
図27A及び
図27Bに更に詳細に例示されている。
図27Aに示されているように、ロックプレート1645の下側(即ち、冷凍器カバー121に面した側)は、取り外し可能なクランプ2710を備える。クランプ2710は、駆動シャフト231のねじ部分(
図9に934として示されている)に係合するようにねじ孔2715を備えることができる。クランプ2710は、ねじ孔2720に配置された調整ボルト(不図示)によって締め付けることができる。駆動シャフト231を完全にロックしない所与の程度にクランプ2710を締め付けることにより、クランプ2710は、駆動シャフト231に対してトルク制御を提供することができる。例えば、クランプ2710を適切に調整することにより、クランプ2710は、所与の量のトルクが駆動シャフト231に加えられるときにクランプ2710に対する駆動シャフト231の回転を許容する。閾値トルクに応じて駆動シャフト231が回転できるようにすることにより、駆動シャフト231の損傷、及びラックキャリア360を含む駆動シャフト231に連結した部品の損傷を防止することができる。閾値トルクを制御するためにクランプ孔の内壁に接着剤を塗布することもできる。
【0086】
図27Aに示されているように、ロックプレート1645の上側(即ち、
図16に示されているように中心駆動装置1640に接触する側)は、クランプ2710の孔2715に整合される孔2730を備える。
【0087】
図28A〜
図28Dは、更なる実施形態における把持アセンブリ2800を例示する。把持アセンブリ2800は、
図11A及び
図11B、
図12A及び
図12B、
図13A〜
図13C、並びに
図19A及び
図19Bを参照して上記された把持アセンブリ1011の特徴を含むことができ、上記された実施形態における把持アセンブリ1011の代わりに実施することができる。特に、
図28Aに示されているように、把持アセンブリ2800は、ラックプーラー150(
図18に示されている)のブラケット1820に連結するための上部アセンブリ2820、シャフト2840、及びサンプルラック480(
図11A及び
図11Bに示されている)に係合するための把持モジュール2812を備える。
【0088】
温熱(例えば、室温)環境から冷凍器に入ったり、冷凍器から温熱(例えば、室温)環境に出たりの繰り返しの結果として、把持アセンブリでは、その部品の表面に水分が凝縮することがあり、これにより、このアセンブリが冷凍器内にある間にこれらの表面が凍結し得る。時間が経つと、この影響は、アセンブリ表面に氷及び霜の集積を引き起こし得、この集積がこのアセンブリの動作を妨害し得る。把持アセンブリ2800は、以下に説明される多数の特徴により把持アセンブリ1011と異なる。特に、一部の特徴は、把持アセンブリ2800における霜の集積の防止に役立ち得ると共に、把持アセンブリ2800の動作を霜が妨害するのを防止する。把持アセンブリ1011は、これらの特徴の1つ以上を含むように変更することができる。
【0089】
図28Bに示されているように、シャフト2840は、上記された把持アセンブリ1011のシャフトの中実形状とは対照的に、開口した内部を有するフレームを含む。同様に、位置合わせピン2813は、モジュール2812の下側に向かって先細の表面を備える。シャフト2840、位置合わせピン2813、及び任意選択による他の部品の質量及び表面を低減することにより、これらの表面に発生し得る霜の量も低減される。更に、防湿シール2835がシャフト2840内に位置し、この防湿シール2835は、T型ラッチ2818まで延在するロッドを含む。ロッドの周りにシールを形成することにより、防湿シール2835は、ロッドの上部の水分がこのロッドを下降してT型ラッチ2818まで移動し、このT型ラッチ2818に霜が集積するのを防止する。むしろ、
図28Dにも示されている防湿シール2835の傾斜した上部が、水分が把持モジュール2812の側面を下降して水滴シールド2830に誘導されるのを支援する。
【0090】
水滴シールド2830は、
図28Cに示されているように、リーフ2832を備え、第1のリーフは上向きに傾斜し、第2のリーフは下向きに傾斜している。結果として、(例えば、シャフト2840又は防湿シール2835から)水滴シールド2830の表面に到達した液体水分が下側リーフに向かって下方に誘導され、そこでモジュールの表面に霜を形成し得る前に、液体水分がこのシールドから落下することができ、この水滴シールド2830の下側の部品から離れる。シールド2830はまた、把持モジュール2812の下のラックの上部に水分が落下するのも防止し、これにより、把持動作を妨害し得る、ラックの上部の霜の集積を防止する。上側リーフ2832はまた、検出ロッド2816を収容するための孔を備え、この検出ロッド2816は、
図19A及び
図19Bを参照して上記された検出ロッド116と同等に動作し得る。
【0091】
スペーサーピン2824が水滴シールド2830の底面から延在して、接触点まで次第に細くなっている。スペーサーピン2824は、モジュール2812がラックに係合したときに、スペーサーピンのみがラックの上面に接触し、位置合わせピン2813及びT型ラッチ2818がラックの上面の対応する孔に進入するような長さまで延在させることができる。霜の集積がより起こりやすいモジュールのより広い表面がラックの上面に接触すると、氷のブリッジがモジュールとラックとの間に形成され得、この氷のブリッジがモジュールのラックからの取り外しを妨げ得る。対照的に、スペーサーピン2824のみがラックの上面に接触できるようにすることにより、スペーサーピン2824間に生じ得るあらゆる氷のブリッジは、モジュール2812をラックから取り外すときに破壊される。従って、スペーサーピン2824がモジュール2812とラックとの間の取り外しを容易にする。1つのスペーサーピン2824が示されているが、2つ以上のスペーサーピンを実施してもよい。別法では、別の適切な部品、例えば、Oリング、格子、又は別の長さの材料をスペーサーピン2824の代わりに実施して、モジュール2812とラックとの間の距離が維持されるようにすることができる。
【0092】
更なる実施形態では、霜を除去して氷又は霜の集積を防止するために、1つ以上のスペーサーピン2824、位置合わせピン2813、及びT型ラッチ2818を連続的に、定期的に、又は冷凍器に挿入する前若しくは後で加熱することができる。部品は、電子的に、対流により、又は他の適切な手段により加熱することができる。別法では、熱源をスリーブ(例えば、絶縁スリーブ160)内の環境に適用することができ、これにより、把持アセンブリ2800がスリーブ内に配置されたときにこの把持アセンブリ2800が加熱される。
【0093】
本明細書で説明される本発明と共に使用される冷凍器の更なる詳細は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる、2015年3月30日に「Cryogenic Freezer」という名称で出願された米国仮特許出願第62/140,160号明細書で確認することができ、この米国仮特許出願は、現在、2016年3月30日に米国実用特許出願(代理人整理番号:0100.2401−001)として出願されている。
【0094】
本発明は、その実施形態の例を参照して具体的に図示され、説明されたが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に包含される本発明の範囲から逸脱することなく、形態及び細部における様々な変更形態がその範囲内でなされ得ることを理解するであろう。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
[態様1]
極低温保存システムであって、
複数のサンプルラックを極低温環境に保存するように構成された冷凍器であって、前記冷凍器の上部のポートを介した前記極低温環境へのアクセスを可能にするドアを備える、冷凍器と、
回収システムと
を含み、前記回収システムが、
前記冷凍器の前記上部に取り付けられた駆動系であって、前記サンプルラックを回転させて、前記サンプルラックのうちの選択された1つを前記ポートに整合させるように構成された駆動系と、
前記サンプルラックのうちの前記選択された1つを前記ポートの上に収容するように構成された絶縁スリーブであって、前記サンプルラックのうちの前記選択された1つからの選択されたサンプルボックスへの使用者によるアクセスを可能にするスリーブポートを備える、絶縁スリーブと、
前記サンプルラックのうちの前記選択された1つに係合し、且つ前記サンプルラックのうちの前記選択された1つを、前記ポートを介して持ち上げて前記絶縁スリーブ内に入れるように構成されたラックプーラーと
を含む、極低温保存システム。
[態様2]
前記冷凍器が、前記複数のサンプルラックのそれぞれをそれぞれのラック上部によって吊るすように構成されたラックキャリアを更に備える、態様1に記載のシステム。
[態様3]
前記ラックキャリアが、複数の開口を有するラックマウントを更に備え、前記ラックマウントが、前記複数のサンプルラックのそれぞれを前記複数の開口のそれぞれ1つにおいて吊るす、態様2に記載のシステム。
[態様4]
前記複数の開口のそれぞれが、前記ラックマウントの上面から垂直方向に延在するガイドを備え、前記ガイドがそれぞれのサンプルラックを前記開口内で中心に合わせるように適合されている、態様3に記載のシステム。
[態様5]
前記駆動系が、シャフトに係合して前記ラックキャリアを回転させるように構成されている、態様2に記載のシステム。
[態様6]
前記ラックキャリアがラックマウントを更に備え、前記シャフトが実質的に前記ラックマウントによって前記ラックキャリアを吊るす、態様5に記載のシステム。
[態様7]
前記ラックマウントが複数の開口を更に備え、前記ラックマウントが、前記複数のサンプルラックのそれぞれを前記複数の開口のそれぞれ1つにおいて吊るす、態様6に記載のシステム。
[態様8]
前記ラックキャリアが、前記複数のサンプルラックのそれぞれ1つに近接してそれぞれ配置された複数のレールを更に備える、態様2に記載のシステム。
[態様9]
前記複数のラックのそれぞれが前記ラックの上部にガイドプレートを備え、前記ガイドプレートが、前記ラックプーラーに係合するための少なくとも1つの構造を備える、態様1に記載のシステム。
[態様10]
前記回収システムが、前記ドアを自動的に開放及び閉鎖するためのアクチュエーターを更に備える、態様1に記載のシステム。
[態様11]
前記絶縁スリーブ及びラックプーラーの少なくとも1つを前記冷凍器の前記上部に取り付けるように構成されたマウントを更に備え、前記マウントが、前記複数のサンプルラックへの手動アクセスを可能にするために、前記絶縁スリーブを前記ポートから離して手動で再配置できるように更に構成されている、態様1に記載のシステム。
[態様12]
前記マウントが、前記回収システムの電力状態と無関係に前記手動再配置を可能にする手動解放部を更に備える、態様11に記載のシステム。
[態様13]
前記ラックプーラーが、前記サンプルラックのうちの前記選択された1つを、前記選択されたサンプルボックスを前記スリーブポートに整合させる位置まで持ち上げるように更に構成されている、態様1に記載のシステム。
[態様14]
前記絶縁スリーブが、前記選択されたサンプルボックスが前記スリーブポートに整合されるときに、前記サンプルラックのうちの前記選択された1つの他のサンプルボックスへのアクセスを防止する、態様12に記載のシステム。
[態様15]
前記絶縁スリーブが、排出ガスを前記絶縁スリーブ内に案内するための入口を更に備える、態様1に記載のシステム。
[態様16]
前記回収システムが、前記サンプルラックのうちの前記選択された1つを持ち上げて前記絶縁スリーブ内に入れる前に、前記排出ガスを前記絶縁スリーブ内に案内するように更に構成されている、態様15に記載のシステム。
[態様17]
前記絶縁スリーブ及びラックプーラーを前記ポートに向かって自動的に移動させるように構成されたコンベヤを更に備える、態様1に記載のシステム。
[態様18]
前記絶縁スリーブ及びラックプーラーが前記コンベヤによって前記冷凍器の前記上面に取り付けられる、態様17に記載のシステム。
[態様19]
前記冷凍器が極低温液体で冷却される真空絶縁容器である、態様1に記載のシステム。
[態様20]
極低温保存の方法であって、
複数のサンプルラックを、極低温環境を維持する冷凍器に保存するステップと、
前記サンプルラックを自動的に回転させて、前記サンプルラックのうちの選択された1つを、前記冷凍器の上部を介してポートに整合させるステップと、
前記ポートに対応するドアを自動的に開放するステップと、
前記サンプルラックのうちの前記選択された1つを把持装置によって自動的に係合させるステップと、
前記サンプルラックのうちの前記選択された1つを、前記ポート及び前記冷凍器の外部の絶縁スリーブを介して前記把持装置によって自動的に持ち上げるステップと、
前記サンプルラックのうちの前記選択された1つの選択されたサンプルボックスを、前記絶縁スリーブのスリーブポートに自動的に整合させて、前記選択されたサンプルボックスへの使用者によるアクセスを可能にするステップと
を含む、方法。
[態様21]
前記複数のサンプルラックのそれぞれをそれぞれのラック上部によって吊るすステップを更に含む、態様20に記載の方法。
[態様22]
前記絶縁スリーブ及びラックプーラーの少なくとも1つを前記冷凍器の前記上部に取り付けるステップを更に含む、態様20に記載の方法。
[態様23]
前記複数のサンプルラックへの手動アクセスを可能にするために、前記絶縁スリーブを前記ポートから離して手動で再配置できるようにするステップを更に含む、態様20に記載の方法。
[態様24]
前記サンプルラックの前記選択された1つを持ち上げるステップが、前記選択されたサンプルボックスを前記スリーブポートに整合させる位置まで前記サンプルラックのうちの前記選択された1つを持ち上げるステップを含む、態様20に記載の方法。
[態様25]
前記選択されたサンプルボックスが前記スリーブポートに整合されるときに、前記サンプルラックのうちの前記選択された1つの他のサンプルボックスへのアクセスを防止するステップを更に含む、態様24に記載の方法。
[態様26]
排出ガスを前記絶縁スリーブ内に案内するステップを更に含む、態様20に記載の方法。
[態様27]
前記排出ガスを案内するステップが、前記サンプルラックの前記選択された1つを持ち上げて前記絶縁スリーブ内に入れるステップの前に行われる、態様26に記載の方法。
[態様28]
前記絶縁スリーブを前記ポートに向かって自動的に移動させるステップを更に含む、態様20に記載の方法。
[態様29]
サンプルを極低温環境から回収する方法であって、
冷凍器の上の絶縁スリーブ内で非制御環境を維持するステップと、
排出ガスを前記絶縁スリーブ内に案内するステップと、
サンプルラックを、前記冷凍器のポートを介して持ち上げて前記絶縁スリーブ内に入れて、前記絶縁スリーブのポートを介した前記ラック内の少なくとも1つのサンプルへのアクセスを可能にするステップと、
前記サンプルラックを前記絶縁スリーブから前記冷凍器内に下げるステップと
を含む、方法。
[態様30]
前記絶縁スリーブが前記冷凍器の上部に取り付けられる、態様29に記載の方法。
[態様31]
前記非制御環境を前記絶縁スリーブ内に再導入するステップを更に含む、態様29に記載の方法。
[態様32]
サンプルラックに係合するための装置であって、
自動回収システムに結合されるように構成されたブラケットと、
サンプルラックの取り付け面に係合されるように構成された把持モジュールと、
前記ブラケットと前記把持モジュールとの間に延在するシャフトと、
水分を前記把持モジュールから離れる方向に誘導するように構成された少なくとも1つの水分ダイバーターと
を含む、装置。
[態様33]
前記把持モジュールが、前記取り付け面に選択的にロックするように構成されたラッチを更に備える、態様32に記載の装置。
[態様34]
前記ラッチが、前記シャフト内に配置されたロッドの回転によって制御されるように構成されている、態様33に記載の装置。
[態様35]
前記シャフト内の位置において、且つ前記把持モジュールの上部に近接して前記ロッドを包囲しているシールを更に含む、態様33に記載の装置。
[態様36]
前記少なくとも1つの水分ダイバーターが、水分を前記把持モジュールの下側から離れる方向に誘導するように構成された傾斜リーフを備える水滴シールドを備える、態様32に記載の装置。
[態様37]
前記把持モジュールが、前記把持モジュールの底面から下方に延在する少なくとも1つのスペーサーピンを更に備え、前記少なくとも1つのスペーサーピンが、前記把持モジュールが前記取り付け面に係合されるときに、前記サンプルラックの前記取り付け面に接触するように構成されている、態様32に記載の装置。
[態様38]
サンプルラックに係合する方法であって、
把持モジュールのスペーサーがサンプルラックの取り付け面に接触するまで、前記把持モジュールを前記取り付け面に向かって下げるステップであって、前記把持モジュールの底面が前記取り付け面から分離される、ステップと、
前記把持モジュールを係合させて前記取り付け面にラッチするステップと、
前記把持モジュールを前記サンプルラックと共に持ち上げるステップと
を含む、方法。
[態様39]
前記スペーサーがスペーサーピンを備える、態様38に記載の方法。