JP4648444B2 - グローブボックス - Google Patents

Description

本発明は、凍結保存容器を収納したグローブボックスに関し、凍結保存容器内に収容されているアンプルの出し入れの際のアンプルへの着霜などを防止できるようにしたものである。

新薬の開発や医療の基礎研究に用いる実験動物の精子、受精卵、細胞などの生体試料を簡便に保存する方法として凍結保存方法が一般的に用いられている。特に、液化窒素を使用した凍結保存方法は最も長期間安定して保存できるとされ広く用いられている。

この凍結保存方法では、生体試料はアンプルに収納され、アンプルはアンプル収納具に収納されてから、凍結保存容器内で凍結保存される。前記凍結保存容器からアンプルを入出庫する際、アンプルおよびアンプル収納具が大気に触れることになり、アンプルおよびアンプル収納具、凍結保存容器などに大気中の水分が霜として付着する。また、アンプルをアンプル収納具に収納するときや前記凍結保存容器へアンプル収納具を収納するときは、アンプル収納具に付着して堆積した霜により、収納作業が困難となる場合がある。

凍結保存容器内に収容されているアンプルには、ひとつひとつに管理コードが割り当てられて管理されている。アンプルに霜が付着すると、アンプル表面に記載された管理コードの読み取りが困難となり、読み取りセンサー誤動作の原因となる。

さらには、アンプルに霜が付着すると、大気中の塵埃も同時に付着し、アンプルが汚染される原因となる。従来、アンプルやアンプル収納具に付着した霜を取り除くためには、入出庫の度に拭き取る必要があった。
また、アンプルやアンプル収納具に付着した霜が入出庫の度に凍結保存容器内に霜や氷粒として蓄積されるため、これらを取り除く場合は、定期的に凍結保存容器内のアンプルなど保存試料を移設した後、該容器内の液体窒素を除去し、容器内を乾燥させる、所謂メンテナンスを行う必要があった。

また、アンプル収納具、アンプルの識別を操作者の視認によって行う場合には、霜の付着などにより、アンプルの取り違え、紛失などの問題もあった。

グローブボックスに関する先行技術としては、例えば、以下に示すようなものある。
特開平８−１９２３６３号公報 特許第２８０１８０９号公報 特許第３１３５０３４号公報 実開平５−４９２９４号公報 特開平１−２００１５７号公報 特開２００２−２８２７１２号公報

従って、本発明における課題は、アンプル、アンプル収納具を凍結保存容器から入出庫する際に、これらに凍結保存容器に霜が付着することを抑制することができ、アンプルの取り違え、紛失などが生じないグローブボックスを提供することである。

かかる課題を解決するため、
請求項１に記載の発明は、凍結保存容器を収納した収納部と、前記収納部の上部に連通して設けられた入出庫作業空間部とから構成され、前記入出庫作業空間部が外部から透視可能となっているとともに、前記入出庫作業空間部が乾燥ガスで充満され陽圧とされており、前記入出庫作業空間部の内部では、前記収納部に収容された凍結保存容器の、アンプル収納具の入出庫作業が行われることを特徴とするグローブボックスである。

請求項２に記載の発明は、前記入出庫作業空間部の壁面に逆流防止機構またはフィルタが取り付けられたガス排出口が設けられ、前記収納部の壁面にアンプル出入箱が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のグローブボックスである。

請求項３に記載の発明は、前記入出庫作業空間部内の露点を計測する露点計が設けられ、この露点計の指示値が所定値以上となった場合に、該入出庫空間部内に、該空間部の露点を下げる乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給部が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のグローブボックスである。

請求項４に記載の発明は、前記入出庫作業空間部の天井部分に、特定のアンプル収納具を前記凍結保存容器から引き上げ、押し込む自動ハンドリングロボットが設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のグローブボックスである。

請求項５に記載の発明は、前記自動ハンドリングロボットが、特定のアンプル収納具の位置およびこのアンプル収納具に収納されているアンプルの位置が指示され三軸制御されて、動作するものであることを特徴とする請求項４記載のグローブボックスである。

請求項６に記載の発明は、前記自動ハンドリングロボットは、把持ヘッドを備え、この把持ヘッドが三軸方向に走行して特定のアンプル収納具の位置に移動し、このアンプル収納具を特定のアンプルが前記凍結保存容器から露出するまで引き上げ、ついで押し込むものであることを特徴とする請求項５記載のグローブボックスである。

請求項７に記載の発明は、前記入出庫作業空間部にパスボックスが設けられ、このパスボックスは外部に開口する気密な操作口を有し、かつ前記自動ハンドリングロボットによって前記凍結保存容器から引き上げられたアンプル収納具が挿入される上部収容パイプを有し、この上部収容パイプには、挿入されたアンプル収納具からアンプルを取り出すための取出窓が形成されていることを特徴とする請求項４記載のグローブボックスである。

請求項８に記載の発明は、前記入出庫作業空間部にパスボックスが設けられ、このパスボックスは外部に開口する気密な操作口を有し、かつその背面には前記自動ハンドリングロボットによって前記凍結保存容器から引き上げられたアンプル収納具が添わされる縦溝部が形成され、この縦溝部には、挿入されたアンプル収納具からアンプルを取り出すための取出窓が形成されていることを特徴とする請求項４に記載のグローブボックスである。

請求項９に記載の発明は、前記パスボックスは、透明材料によって作られ、その内部が乾燥ガスで充満されていることを特徴とする請求項７または８に記載のグローブボックスである。
請求項１０に記載の発明は、前記アンプルにはバーコードが付され、このバーコードの識別管理情報に基づいて、前記自動ハンドリングロボットが取り出したアンプル収納具のアンプルを識別するようにしたことを特徴とする請求項７または８に記載のグローブボックスである。

請求項１１に記載の発明は、前記凍結保存容器が、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、前記アンプル収納具が、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ていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のグローブボックスである。

請求項１２に記載の発明は、前記凍結保存容器が、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、前記鞘管には、複数のガス透過孔が形成されており、前記アンプル収納具が、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ていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のグローブボックスである。

請求項１３に記載の発明は、前記凍結保存容器へ液化ガスを供給するための管路が設けられており、この管路は前記収納部および凍結保存容器を貫通して、その一端が凍結保存容器の底部にまで延び、他端が液化ガス供給手段に接続されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載のグローブボックスである。

本発明によれば、前記入出庫作業空間部が乾燥ガスで充満されることにより、入出庫作業空間部内は乾燥した状態を保つことができ、アンプル、アンプル収納具を凍結保存容器から入出庫する際に、これらや凍結保存容器に霜が付着することを抑制することができる。よって、アンプル表面に記載された試料管理コードの読み取りが容易に行え、また、凍結保存容器のメンテナンス頻度を低減することができる。

さらに、前記入出庫作業空間部が乾燥ガスで充満され陽圧とされていることで大気の進入を防ぎ、入出庫作業空間部内に塵埃、バクテリア、ウイルスなどを伴う大気、作業員の呼気の混入が抑制され、乾燥した状態かつ清浄な状態に保つことができ、アンプルの汚染防止が可能となる。

また、入出庫作業空間部内の湿度を露点計により監視して露点が上昇した場合に、乾燥ガスを導入することで、入出庫作業空間部内が常時乾燥状態に保たれ、着霜を確実に防止できることができる。

入出庫作業空間部の天井部に自動ハンドリングロボットを設置するものでは、特定のアンプル収納具を前記凍結保存容器から引き上げ、さらにそのアンプル収納具に収納されているアンプルを凍結保存容器から露出することが自動的に行うことができ、凍結保存容器からの特定のアンプルの取り出しおよび収納を効率よく実施することができる。

また、入出庫作業空間部にパスボックスを設け、このパスボックス内にアンプル収納具を持ち込むようにしたものでは、アンプルの取出、収納作業等をグローブを装着せずに行うことができるため、作業効率が向上する。

さらに、個々のアンプルにバーコードを付与し、このバーコードの識別管理情報に基づいて自動ハンドリングロボットの動作を制御することにより、自動ハンドリングロボットが目的のアンプル収納具を凍結保存容器から取り出し、パスボックスの取出窓に目的のアンプルを位置させることができ、このアンプルのバーコードをバーコードリーダーで読み取りアンプルの識別を行うことができるので、アンプルを取り違えることがなくなり、アンプル１本ごとの確実は入出庫が可能となる。

凍結保存容器として、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形成されたキャップと、このキャップ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ものを用いることで、入出庫作業時にアンプルが凍結保存容器外に取り出される回数が大きく減少し、アンプルなどへの着霜の頻度がこれによってもさらに低下する。

以下、本発明の一実施様態を図１ないし図７を用いて説明する。
図１は、本発明のグローブボックス１の一例を示す概略構成図である。この例のグローブボックス１は、その外形寸法がおよそ、高さ２０００ｍｍ、幅１０００ｍｍ、奥行１０００ｍｍの直方体状のボックスである。

このグローブボックス１は、仕切り板１ｃによって上下方向に二分されており、上部の入出庫作業空間部（以下、作業空間部と言う。）１ｂと下部の収納部１ａとから構成されている。収納部１ａと作業空間部１ｂの大きさと形状は、それぞれ１辺がおよそ１０００ｍｍの立方体状となっている。

収納部１ａには、凍結保存容器２が収められるようになっており、前記仕切り板１ｃには、その中心に円形の貫通孔が形成され、作業空間部１ｂからこの貫通孔を介して収納部１ａ内の凍結保存容器２の開口部が望めるように構成されている。

収納部１ａの一方の側面に形成された扉３を開閉することで、収納部１ａから凍結保存容器２を出し入れすることができる。収納部１ａに内蔵された凍結保存容器２の開口部は、該開口部が作業空間部１ｂに面してこれに通じており、該開口部からアンプル収納具を出し入れすることができる。

収納部１ａの外壁面にはアンプル出入箱３２が形成されている。
このアンプル出入箱３２は、凍結保存容器２から取り出したアンプルまたは凍結保存容器２に収容するアンプルを一時的に収容するためのもので、このアンプル出入箱３２は、前記仕切り板１ｂに形成された開口１ｄと連通されている。

図２は、前記アンプル出入箱３２の一例を示すものである。アンプル出入箱３２は、仕切り板１ｃの直下であって、仕切り板１ｃの四隅に相当する位置に設けられて凍結保存容器２の円形の容器本体８を避けるようにその位置が定められている。
このアンプル出入箱３２は、通常の蓋３２ａ付きの引き出しであって、この蓋３２ａには、アンプル２５を落とし込むための開口３２ｂが形成されている。この開口３２ｂは、アンプル出入箱３２を押し込んだ際に、仕切り板１ｃに形成されている開口１ｄと連通するようになっている。

アンプル出入箱３２を奥に押し込むと、収納部１ａの外壁に形成された開口部がアンプル出入箱３２の表板３２ｃによって、気密に閉じられるようになっている。また、これを手前に引き出すと、仕切り板１ｃに形成されている開口１ｄが蓋３２ａによって、気密に閉じられるようになっている。このような構造により、アンプルの出し入れに伴って、外気が作業空間部１ｂ内に侵入しないようになっている。

作業空間部１ｂは、ガラスやアクリル樹脂などからなる透明板で周囲を覆うことで形成され、前記作業空間部１ｂ内での作業が外部から視認できるように構成されており、例えば、作業空間部１ｂの正面と両側面をアクリル樹脂板で覆うなどする。また、作業空間部１ｂの周囲を覆うアクリル樹脂板を２重として、断熱性を持たせて、アクリル樹脂板の外面での結露、着霜を防止することもできる。

作業空間部１ｂを覆う透明板の正面と一方の側板とその反対側の側板の３面には、丸型のグローブ取付け用開口部４…が１面につき２箇所に形成されている。開口部４…にはゴム製のグローブ取付け枠５…が取付けられ、このグローブ取付け枠５…にはゴム製のグローブ６…が取り付けられている。
開口部４…は、操作者が立位の作業状態で、グローブ６…を装着して入出庫作業が円滑にできるように、床から１３００〜１４００ｍｍの位置に設置されている。なお、図１では、一方の側板の面に形成された開口部４にのみグローブ６を取り付けた状態を描いている。

作業空間部１ｂの上記３面にグローブ６が設けられることで、作業空間部１ｂ内へ３方向から作業可能であるため、アンプル収納具１０が凍結保存容器２の開口部全体に配置されていても、３面のうちいずれかに形成されているグローブ６を使って、容易に入出庫作業を行うことができる。

作業空間部１ｂの天井壁には、排気口７が形成されているとともに、図示しない逆流防止機構またはフィルタが取り付けられ、大気中の塵埃の進入を防止するようになっている。

また、図３に示すように、前記作業空間部１ｂ内には、露点センサー２６が取り付けられている。この露点センサー２６は、作業空間部１ｂ内の雰囲気ガス中の水分量を計測するもので、露点センサー２６からの信号が露点計２７に送られ、この露点計２７において、計測された水分量に基づいて作業空間部１ｂ内の露点が算出されるようになっている。

露点計２７には、予め作業空間部１ｂ内の露点が、例えば−５０℃などに設定されており、露点計２７で算出された露点がこの設定露点以上になると、乾燥ガス供給管２８から作業空間部１ｂ内に乾燥ガスが供給されるように構成されている。
乾燥ガス供給管２８の一端は、作業空間部１ｂ内に開口しており、その他端は、流量調整弁２９、気化器３０を介して後述する液化ガス供給管３１に接続されている。

流量調整弁２９は、露点計２７からの制御信号によって、乾燥ガスの流量を制御する。
液化ガス供給管３１から分流した低温液化ガスは、気化器３０で気化して乾燥ガスとなり、流量調整弁２９にて流量制御されて作業空間部１ｂに導入される。

凍結保存容器２は、図４に示すように、容器本体８とキャップ９とアンプル収納具１０…と鞘管１１…とから概略構成されている。凍結保存容器２は、ステンレス鋼などからなる内槽１２と外槽１３から形成される二重構造であり、内槽１２と外槽１３との間の空隙が真空である真空二重断熱容器である。

この容器本体８の内槽１２の底部付近には目皿１４が取り付けられており、この目皿１４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１２の口部の開口径は、内槽１２の胴部の内径よりもわずかに小さくなっており、内槽１２は、いわゆる寸胴鍋状の形状となっている。

また、図５に示すように、この凍結保存容器２には、その容器本体８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３１が設けられている。この液化ガス供給管３１の一端は、グローブボックス１の収納部１ａの側壁部および容器本体８の側壁部を貫通して内槽１２の底部付近まで延びており、他端は流量調整弁３１ａを介して液化ガス供給源４１に接続されている。

さらに、凍結保存容器２の容器本体８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４２と、容器本体８内の気相の温度を検知する温度センサー４３が設けられており、これらセンサー４２、４３からの検出信号が液化ガス供給源４１に送られて、容器本体８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。

容器本体８の内槽１２の口部は、キャップ９で開閉可能に閉じられるようになっている。キャップ９は、図４に示すように、その外径が内槽１２の口部の開口径とほぼ同径の円柱状のものであって、図６に示すように、円板状の上板１５および下板１６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１７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。

キャップ９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１８…が形成されている。この挿入孔１８の内径は、１５〜２５ｍｍ程度となっている。

これら挿入孔１８…のすべてには、鞘管１１…が挿入されるように構成されている。この鞘管１１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１４に届き、その口部がキャップ９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１１…の上部の前記キャップ９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。

また、鞘管１１…の周壁には、多数の小径のガス透過孔１９…が形成されている。
鞘管１１の頂部には、この鞘管１１をキャップ９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９の挿入孔１８の上縁部（上板１４）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１１がキャップ９に固定され、アンプル収容具１０の引き上げに伴って鞘管１１が同時に引き上げられないようになっている。

前記鞘管１１…内には、アンプル収納具１０…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１０は、図７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２０と、この支持柱２０の上部に設けられた丸棒状の断熱部２１と、この断熱部２１の上部に取り付けられた取っ手部２２と、支持柱２０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２３…とから構成されている。

前記支持柱２０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２４が設けられている。このガイドパイプ２４は、アンプル収納具１０をその最下端のアンプル収納部２３まで引き上げてもキャップ９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２４は、必ずしも必要とされるものではない。
前記断熱部２１は、その外径が前記鞘管１１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９の上下方向の厚さとほぼ同じとなっている。

この断熱部２１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７に示すように、前記支持柱２０は前記断熱部の中心軸上には位置しておらず、支持柱２０が断熱部２１の側部に連設された状態となっている。

前記アンプル収納部２３は、凍結保存すべき試料を封入した１個のアンプル２５を保持、収納する有底円筒のコップ状のもので、支持柱２０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２３の上下方向の間隔は、これにアンプル２５を収納したときに、アンプル２５の頂部とこれの上方のアンプル収納部２３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。

また、このアンプル収納部２３は、その外径が前記断熱部２１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２１の中心軸とがほぼ一致するように前記支持柱２０に取り付けられている。

また、凍結保存容器２の容器本体８の上端部には、図４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３３が固定されており、凍結保存容器２が収納部１ａの定位置に収められた際に、このパッキング３３が前記仕切り板１ｃの下面に押しつけられるようになっている。

凍結保存容器２を収納部１ａに収める際には、収納部１ａの扉を開いて収納部１ａ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２を乗せて、凍結保存容器２をその内部に押し込むことになる。凍結保存容器２が定位置に到ると、凍結保存容器２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３３が仕切り板１ｃの下面に密着することになる。

凍結保存容器２のキャップ９の周縁部には、図４に示すように、ガス抜きパイプ３４がこれを貫通して設けられ、このガス抜きパイプ３４の上部には、ガス抜き弁３５が取り付けられ、これにより容器本体８内で気化した低温液化ガスを容器本体８内から抜き出すことができ、容器本体８内が陰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。

容器本体８の内槽１２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１１のガス透過孔１９…を通過してアンプル収納具１０に至り、アンプル収納具１０に保持されているアンプル２５を冷却し、凍結状態とする。
これにより、多数のアンプル２５…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２に収容するアンプル２４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。

このような構造の凍結保存容器２では、従来のものに比較して１個の凍結保存容器２内に多数のアンプル２５を収容できる。また、アンプル収納具１０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２５…が凍結保存容器２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。

次に、このような構造のグローブボックス１の使用方法について説明する。
はじめに、容器本体８の内槽１２内に液化窒素などの低温液化ガスを目皿１４付近まで満たしておく。
次に、凍結保存容器２の開口部をキャップ９で閉じ、キャップ９のすべての挿入孔１８…に鞘管１１…を挿入する

ついで、作業空間部１ｂ内に窒素ガスなどの乾燥ガスを乾燥ガス供給管２８から導入して、作業空間部１ｂ内部の圧力を外気圧よりも０．１〜１０％程度高い陽圧として、外気のグローブボックス１への侵入を防止する。

作業空間部１ｂ内へ乾燥ガスを供給する手段としては、上述のように乾燥ガス供給管２８を介して行う方法と、凍結保存容器２のキャップ９に設けられたガス抜きパイプ３４を介して凍結保存容器２から気化した低温液化ガスを作業空間部１ｂ内へ供給する方法がある。

作業空間１ｂ内にある乾燥ガスは、必要に応じて排気口７から排気される。排気口７にはフィルタおよび逆流防止機構が設けられているため、作業空間部１ｂ内から作業空間部１ｂ外へは流れるが、作業空間部１ｂ外から該作業空間部１ｂ内へは流れることはない。
これにより、作業空間部１ｂ内は乾燥ガスで常時充満された状態となる。

アンプル２５を凍結保存容器２に収容する場合、凍結保存すべき試料を封入したアンプル２５をアンプル出入箱３２へ入れ、作業空間部１ｂに持ち込む。ついで、作業者がグローブボックス１のグローブ６、６に手を差し込んだ状態で、凍結保存容器２から所定のアンプル収納具１０を引き上げる。その後、前記アンプル出入箱３２内のアンプル２５を取り出して、所定のアンプル収納具１０のアンプル収納部２３へ収めたのち、アンプル収納具１０を凍結保存容器２内に押し込む。

凍結保存容器２から、アンプル２５を取り出す作業は、上述のアンプル２５を収容する作業と作業手順が逆になる。

ここで、例えば各アンプル収納具１０のキャップ９の表面に露出している取っ手部２２…あるいはそのアンプル収納具１０が挿入されている鞘管１１…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１０に収容されるアンプル２５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。
また、凍結保存容器２の外部から目的とするアンプル２５が納められているアンプル収納具１０を知ることができる。

そして、例えば識別管理番号「２−Ｂ」のアンプル２５を凍結保存容器から取り出す場合には、凍結保存容器２の外側から第１識別符号「２」が付されたアンプル収納具１０を視認してから、これを鞘管１１から引き上げ、これの上から２番目のアンプル２５（第２識別符号「Ｂ」）を取り出すことになる。この時のアンプル収納具１０の引き上げ位置は、当然上から２番目のアンプル２５が取り出せる位置まででよく、３番目から下にあるアンプル２５は外気に触れることがない。
また、アンプル収納具１０の空いたアンプル収容部２３に新たに別のアンプル２５を収納する場合でも同様である。

万一、アンプル収納具１０のアンプル収容部２３からアンプル２５が脱落しても、鞘管１１内に留まることになり、この場合には鞘管１１からアンプル２５を回収することができ、貴重な試料を無駄にすることもない。
また、アンプル収納具１０の引き上げ、挿入に際して、キャップ９を凍結保存容器２から取り外す必要がないので、低温液化ガスの消費量を低減できる。

以上説明した実施形態では、鞘管１１を使用した形態を示しているが、本発明では鞘管１１を使用しない形態でもよく、この場合には、アンプル収納具１０のアンプル収容部２３から脱落したアンプル２５を回収することが困難になる以外は、上述の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
さらに、目皿１４が取り付けられていない凍結保存容器２であってもなんら支障がないことは言うまでもない。

また、アンプル収納具１０のアンプル収納部２３の形状は、上述の形状に限られず、例えば支持柱２０の両側から２つの係止爪片を延出した構造とし、２つの係止爪片でアンプル２５を抱きかかえるようにして保持してもよい。

前記アンプルの入出庫作業は、グローブ６を使用したマニュアル操作以外に自動ハンドリングロボットを用いた半自動操作によっても行うことができる。
図８ないし図１０は、自動ハンドリングロボットを備えたクローブボックスの例を示すものである。ここでの自動ハンドリングロボット（以下、ロボットと言う。）は、作業空間部１ｂの上部空間に設けられている。

作業空間部１ｂの上部には、図８に示すように、一対の平行なＸ軸レール５１、５１が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、天井壁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。

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。

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。

Ｙ軸架台５４には、図９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、その先端部が前記仕切り板１ｃ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１０に示すように、前記アンプル収納具１０の取っ手部２２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２２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２２の形状を角柱状とすることが好ましく、これにより把持片５９、５９で取っ手部２２を把持した際に、アンプル収納具１０のアンプル収容部２３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。

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２に収容されている任意のアンプル収納具１０を任意の位置まで引き上げることができる。
このような把持ヘッド５８の動作は、グローブボックス１外に設置されている制御装置６０によって制御されるようになっている。

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、収納部１内での凍結保存容器２の位置が、凍結保存容器２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。

この基準点の設定は、凍結保存容器２から特定のアンプル収納具１０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２２を把持する。この状態で露出しているアンプル２５またはアンプル収容部２３についての前記識別管理符号を制御装置６０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１０について実施することで行われる。前記識別管理符号は、グラフィックパネルなどの入力装置６１を用いて制御装置６０に入力される。
また、ＸＹ軸方向については、予めキャップ９の上面に任意の基準点(２点）を設け、各アンプル収納具１０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６０に記憶させておき、凍結保存容器２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、再記憶させる設定方法もあるが、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２２の首下部を長めに取ることにより多少のずれに対しては対応可能であるが、凍結保存容器２の高さを容器２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の開閉位置と取っ手部２２の位置を合わせることができる。

アンプル２５の取り出しにあっては、入力装置６１に取り出すべきアンプルの識別管理符号を入力する。これにより、把持ヘッド５８が目的の位置に移動し、把持片５９、５９が目的のアンプル収納具１０の取っ手部２２を把持し、アンプル収納具１０を目的のアンプル２５が外部に露出するまで引き上げて停止する。

この状態で、作業空間部１ｂのグローブ６・・に操作者が手を挿入して、アンプル収納具１０から人力により取り出し、アンプル出入箱３２に収め、グローブボックス１外に取り出す。
ついで、入力装置６１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１０を前記凍結保存容器２内に押し込み、把持片５９、５９を開放してから、待機位置に戻る。

アンプルの収容にあっては、取り出しと同様にして、目的のアンプル収納具１０を前記凍結保存容器２から引き上げ、目的とする空のアンプル収容部２３を露出させる。
この状態で、操作者が人手によりアンプルを空のアンプル収容部２３に収容する。
ついで、入力装置６１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１０を前記凍結保存容器内に押し込み、把持片５９、５９を開放してから、待機位置に戻る。

このようなロボットを使用することで、目的とするアンプル収納具１０を前記凍結保存容器２から引き上げる際にアンプル収納具１０の第１識別符号を目視で確認する作業が不要となって、作業効率が向上する。
冷凍保存容器２には、３００〜５００本程度のアンプル収納具１０が挿入されているので、目視確認作業に手間取り、誤認する可能性があるが、このロボットを用いることでそのような不都合を解消できる。

図１１ないし図１３は、ロボットが装備されたグローブボックスの他の実施形態を示すものである。
この実施形態では、入出庫作業空間部１ｂ内の仕切り板１ｃ付近にパスボックス７１が設けられている。このパスボックス７１は、ガラス、アクリル樹脂、カーボネイト樹脂などの透明材料からなる略直方体状の内部が空洞の箱体である。

パスボックス７１の一つの側面は、作業空間部１ｂをなす壁の一部を切り欠いて形成された開口部から外部に臨むようにして露出しており、この側面は操作口７２とされる。
操作口７２は、常時気密になっている必要があり、通常は図１２に示すように、透明の板材からなる外扉７３により閉じられ、必要時にはこの外扉７３が上方または側方に移動して内扉７４が表れるように構成されている。

内扉７４は、ゴム、軟質発泡プラスチックなどの可撓性に富む材料からなる複数枚の可撓ベルト７５、７５・・を隙間なく上下方向に並べて構成されたものであって、可撓ベルト７５、７５の間に操作者が手を差し入れてパスボックス７１内で作業ができるようになっている。なお、内扉７４を気密構造にすることによって、外扉７３を省略することもできる。

また、パスボックス７１には、その上面から下面にかけて貫通する上部収容パイプ７６が設けられている。この上部収容パイプ７６は、前記ロボットによって凍結保存容器２から引き抜かれたアンプル収納具１０が挿入されるものである。
この上部収容パイプ７６には、図１２に示すように、取出窓７７が形成されている。この取出窓７７は、アンプル収納具１０を上部収容パイプ７６に挿入したときに、アンプル収納具１０から目的のアンプル２５を操作者が手でつかんで取り出すためのもので、アンプル２５の大きさよりも少し大きめの開口部である。

さらに、パスボックス７１には、図１３に示すように、その内部を少なくとも操作時に乾燥ガスで満たし、陽圧とするための乾燥ガスを放出する放出口７８が設けられており、この放出口７８は前述の乾燥ガス供給管２８（図３参照）に接続されている。
パスボックス７１内には、その両側方にそれぞれ１基つづの固定式のバーコードリーダー７９、７９が設けられている。このバーコードリーダー７９は、アンプル２５に付されたバーコードラベルのバーコードを読み取り、アンプル２５の識別管理を行うためのもので、バーコードリーダー７９、７９からのバーコード情報は前記制御装置６０に入力されるようになっている。
なお、バーコードリーダー７９は、２基に限らず、１基であってもよい。

図１１に示すように、凍結保存容器２には、下部収容パイプ８０が設けられている。この下部収容パイプ８０は、ロボットによって引き抜かれたアンプル収納具１０が前記上部収容パイプ７６に挿入された時に、アンプル収納具１０の下方部分を収容するためのものであるが、アンプル収納具１０の挿入深さによっては、下方部分が収容されないこともある。
下部収容パイプ８０は、凍結保存容器２のキャップ９を貫通して設けられ、内槽１２内にまで届くようになっている。

下部収容パイプ８０の平面的な位置は、前記上部収容パイプ７６の直下とされ、これにより１本のアンプル収納具１０が前記上部収容パイプ７６と下部収容パイプ８０とを挿通して収容されることになる。

ロボットの把持ヘッド５８には、下方に延びる棒状の脚部８１が取り付けられており、この脚部８１の下端部にはアンプル収納具１０の下端部を把持するクランプ８２が設けられている。このクランプ８２と前記一対の把持片５９、５９とによって、凍結保存容器２から引き抜かれたアンプル収納具１０の上部と下部とがそれぞれ把持され、アンプル収納具１０の引き抜き時の揺動が防止され、アンプル収納具１０を前記上部収容パイプ７６に挿入することが容易となる。

また、制御装置６０には、以下の操作を実行するプログラムが内蔵されている。
すなわち、前記入力装置６１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１０を引き抜き、その下部をクランプ８２で保持し、この状態のアンプル収納具１０を前記上部収容パイプ７６の直上にまで移動させ、さらにアンプル収納具１０を上部収容パイプ７６あるいは上部収容パイプ７６と下部収容パイプ８０とに挿入し、目的のアンプル２５が前記取出窓７７の位置に来た時に停止するようにする一連の動作を実行するものである。

この実施形態では、すべてのアンプル２５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）。また、この実施形態では、グローブ６、６・・とアンプル出入箱３２、３２は不要となる。

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６１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６０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１０を凍結保存容器から引き抜き、クランプ８２でアンプル収納具１０の下部を保持し、この状態でアンプル収納具１０をパスボックス７１の上部収容パイプ７６の直上の位置まで移動させる。

ついで、アンプル収納具１０を前記上部収容パイプ７６に挿入し、アンプル収納具１０に収められている複数のアンプルのうち、目的のアンプルが上部収容パイプ７６の取出窓７７の位置まで降下した時にアンプル収納具１０の挿入を停止する。この際、アンプル収容具１０に収容されたアンプル２５が取出窓７７に面するようになっている。
この時、２個のバーコードリーダー７９、７９が取出窓７７に露出しているアンプルのバーコードを読み取り、その識別管理番号を制御装置６０に送る。

制御装置６０では、バーコードリーダー７９、７９からの識別管理番号と入力装置６１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、パスボックス７１の外扉７３を開き、内扉７４から操作口７２を経て手を内部に差し込み、アンプルを取り出す。

ついで、入力装置６１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１０を前記上部収容パイプ７６から引き抜き、凍結保存容器２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１０を凍結保存容器２の元の位置に挿入、あるいは前記上部収容パイプ７６に挿入する際、アンプル収納具１０の断熱部２１の下部とガイドパイプ２４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。

アンプルのアンプル収納具１０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１０を前記凍結保存容器２から引き上げ、前記上部収容パイプ７６に挿入し、目的とする空のアンプル収容部２３を取出窓７７に露出させる。
この状態で、操作者が人手によりパスボックス７１の操作口７２を介してアンプルを空のアンプル収容部２３に収容する。

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７９、７９が読み取り、識別管理番号を制御装置６０に送って、入力装置６１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２３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６１の「取出投入完了ボタン」を押す。

すると、ロボットの把持ヘッド５８は、そのアンプル収納具１０を前記上部収容パイプ７６から引き抜き、前記凍結保存容器２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。

この実施形態にあっては、パスボックス７１内の雰囲気を乾燥状態とすることができ、取出窓７７に露出したアンプルには霜が付着することがなくなる。このため、アンプル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７９、７９により読み取られる。このため、アンプル収納具１０から取り出されたあるいはアンプル収納具１０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。

さらに、目的とするアンプルがアンプル収納具１０の上部のアンプル収納部２３に収められている場合、アンプル収納具１０の大部分が凍結保存容器２の下部収容パイプ８０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。

図１４に示したものは、前記実施形態の変形例の要部を示すものである。
この変形例では、パスボックス７１には上部収容パイプ７６がなく、これにかわってパスボックス７１の背面に縦溝部８３が設けられている。この縦溝部８３は、断面形状が半円状のもので、パスボックス７１の背面に上下方向に沿う形で形成されているものであって、その中間部には、これを切り欠いて取出窓７７が形成されている。この取出窓７７は、先の例のものと同様にアンプルを取り出すためのものである。

この例では、凍結保存容器２から引き抜かれたアンプル収納具１０が縦溝部８３に沿うように降下するようになっており、目的のアンプルを取出窓７７から取り出しあるいは収容されることになる。

上述の実施形態では、パスボックス７１を操作性の点から入出庫空間部１ｂの１つの側面の中央部に配置しているが、これに限らずパスボックス７１の隅部に配置しても良い。しかし、このものでは下部収容パイプ８０を凍結保存容器２の内部に設けることができない場合が生じたり、下部収容パイプ８０を設けなくても良い場合が生じる。このため、パスボックス７１の上部収容パイプ７６に挿入したアンプル収納具１０の下部が常温に曝されることになってしまう。

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。

本発明のグローブボックスの一例を示す概略全体構成図である。 本発明のグローブボックスにおけるアンプル出入箱の一例を示す概略断面図である。 本発明のグローブボックスにおける乾燥ガス供給設備の一例を示す概略構成図である。 本発明のグローブボックス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。 本発明のグローブボックス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。 本発明のグローブボックス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。 本発明のグローブボックスにおけるアンプル収容具の一例を示す概略説明図である。 本発明のロボットを備えたグローブボックスの一例を示す概略平面図である。 本発明のロボットを備えたグローブボックスの一例を示す概略側面図である。 本発明でのロボットの構造の一例を示す概略構成図である。 本発明のロボットを備えたグローブボックスの他の例を示す概略側面図である。 本発明でのパスボックスの一例を示す概略構成図である。 本発明のロボットを備えたグローブボックスの他の例を示す概略平面図である。 本発明でのパスボックスの他の例を示す概略構成図である。

符号の説明

１…グローブボックス、１ａ…収納部、１ｂ…入出庫作業空間部、２…凍結保存容器、７…排気口、８…容器本体、９…キャップ、１０…アンプル収納具、１１…鞘管、２０…支持柱、２３…アンプル収容部、２７…露点計、３１…液化ガス供給管、３２…アンプル出入箱、４１…液化ガス供給源、５８…把持ヘッド、７１…パスボックス、７２…操作口、７６…上部収容パイプ、７７…取出窓、７９…バーコードリーダー、８３…クランプ。

Claims (13)

1. 凍結保存容器を収納した収納部と、前記収納部の上部に連通して設けられた入出庫作業空間部とから構成され、前記入出庫作業空間部が外部から透視可能となっているとともに、前記入出庫作業空間部が乾燥ガスで充満され陽圧とされており、前記入出庫作業空間部の内部では、前記収納部に収容された凍結保存容器のアンプル収納具の入出庫作業が行われることを特徴とするグローブボックス。
2. 前記入出庫作業空間部の壁面に逆流防止機構またはフィルタが取り付けられたガス排出口が設けられ、前記収納部の壁面にアンプル出入箱が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のグローブボックス。
3. 前記入出庫作業空間部内の露点を計測する露点計が設けられ、この露点計の指示値が所定値以上となった場合に、該入出庫空間部内に、該空間部の露点を下げる乾燥ガスを供給する乾燥ガス供給部が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のグローブボックス。
4. 前記入出庫作業空間部の天井部分に、特定のアンプル収納具を前記凍結保存容器から引き上げ、押し込む自動ハンドリングロボットが設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のグローブボックス。
5. 前記自動ハンドリングロボットは、特定のアンプル収納具の位置およびこのアンプル収納具に収納されているアンプルの位置が指示されて、三軸制御され動作するものであることを特徴とする請求項４記載のグローブボックス。
6. 前記自動ハンドリングロボットは、把持ヘッドを備え、この把持ヘッドが三軸方向に走行して特定のアンプル収納具の位置に移動し、このアンプル収納具を特定のアンプルが前記凍結保存容器から露出するまで引き上げ、ついで押し込むものであることを特徴とする請求項５記載のグローブボックス。
7. 前記入出庫作業空間部にパスボックスが設けられ、このパスボックスは外部に開口する気密な操作口を有し、かつ前記自動ハンドリングロボットによって前記凍結保存容器から引き上げられたアンプル収納具が挿入される上部収容パイプを有し、この上部収容パイプには、挿入されたアンプル収納具からアンプルを取り出すための取出窓が形成されていることを特徴とする請求項４記載のグローブボックス。
8. 前記入出庫作業空間部にパスボックスが設けられ、このパスボックスは外部に開口する気密な操作口を有し、かつその背面には前記自動ハンドリングロボットによって前記凍結保存容器から引き上げられたアンプル収納具が添わされる縦溝部が形成され、この縦溝部には、挿入されたアンプル収納具からアンプルを取り出すための取出窓が形成されていることを特徴とする請求項４記載のグローブボックス。
9. 前記パスボックスは、透明材料によって作られ、その内部が乾燥ガスで充満されていることを特徴とする請求項７または８に記載のグローブボックス。
10. 前記アンプルにはバーコードが付され、このバーコードの識別管理情報に基づいて、前記自動ハンドリングロボットが取り出したアンプル収納具のアンプルを識別するようにしたことを特徴とする請求項７または８に記載のグローブボックス。
11. 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、前記アンプル収納具が、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ていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のグローブボックス。
12. 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、前記鞘管には、複数のガス透過孔が形成されており、前記アンプル収納具が、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ていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のグローブボックス。
13. 前記凍結保存容器へ液化ガスを供給するための管路が設けられており、この管路は前記収納部および凍結保存容器を貫通して、その一端が凍結保存容器の底部にまで延び、他端が液化ガス供給手段に接続されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載のグローブボックス。

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