

一道藍(lán)光在深低溫環(huán)境中閃爍,一排排生物樣本靜靜沉睡。盛夏時節(jié),上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院(以下簡稱“瑞金醫(yī)院”)智能化生物樣本庫內(nèi),身著白色實驗服的管理員正在忙碌,由894個精密模塊部件組成的存儲系統(tǒng)默默守護(hù)著生命的密碼。
這款由上海艾爾溫生命科技有限公司(以下簡稱“艾爾溫”)研制的全球首套電驅(qū)動零下196攝氏度全自動深低溫存儲系統(tǒng),近期在瑞金醫(yī)院投用,可同時存儲生物樣本2萬余個。在這里,筆者并未看到傳統(tǒng)液氮罐升騰的白色霧氣,取而代之的是電流在艙體般的設(shè)備中高效工作,仿若科幻場景,未來感十足。
“樣本存取完成。”隨著系統(tǒng)出現(xiàn)提示信息,管理員無須手動開啟保溫門,一組生物樣本已通過智能化設(shè)備精準(zhǔn)送達(dá)。
長期以來,我國高端醫(yī)療器械和生命科技設(shè)備主要依賴進(jìn)口,國產(chǎn)化比例偏低。隨著全球?qū)Φ蜏睾蜕畹蜏卮鎯π枨蟮牟粩鄶U大,相關(guān)市場潛力加速放大。然而,傳統(tǒng)零下196攝氏度生物樣本存儲通常依靠液氮,存在著明顯弱點,難以應(yīng)對突發(fā)情況。2023年,瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院發(fā)生了一場震驚科學(xué)界的突發(fā)事件:其液氮供應(yīng)意外中斷,導(dǎo)致深低溫存儲設(shè)備失效,使得卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院30年間積累的珍稀樣本瞬間損毀,直接損失高達(dá)3.5億元。這一慘痛事件凸顯了全電驅(qū)動深低溫存儲系統(tǒng)研發(fā)與推廣的緊迫性。
5年前,面對液氮低溫和深低溫存儲技術(shù)的明顯缺陷,韓雨卿率團(tuán)隊創(chuàng)立艾爾溫,并出任董事長,全力攻克電驅(qū)動深低溫存儲系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)難題。研發(fā)團(tuán)隊主要成員多畢業(yè)于上海交通大學(xué),在行業(yè)內(nèi)擁有豐富的研發(fā)經(jīng)驗。韓雨卿介紹:“當(dāng)企業(yè)需要跨學(xué)科專家團(tuán)隊搭建技術(shù)交叉應(yīng)用平臺時,上海在這一領(lǐng)域有著豐富的積累。我們可以整合高校等高精尖產(chǎn)學(xué)研資源,快速找到渠道或路徑解決問題。”這些因素共同推動了尖端溫控技術(shù)的創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化,促成了艾爾溫在溫控領(lǐng)域迅速取得成就。
當(dāng)筆者走進(jìn)位于上海閔行區(qū)馬橋人工智能創(chuàng)新試驗區(qū)的艾爾溫生產(chǎn)車間時,看到技術(shù)人員正在生產(chǎn)線上進(jìn)行精密組裝作業(yè)。894個模塊部件通過技術(shù)人員的手動組合,組成了零下196攝氏度全自動深低溫存儲系統(tǒng)。
“我們的技術(shù)基因源自航天領(lǐng)域十多年的積淀。”艾爾溫首席科學(xué)家黃永華指著銀色的多層絕熱材料介紹,“我們將航天器在太空極端環(huán)境中應(yīng)用的變密度真空多層絕熱技術(shù)應(yīng)用于生物樣本低溫罐體隔熱,使得整體絕熱性能提升了35%,同等條件下設(shè)備保冷時間較競品延長了50%以上。在導(dǎo)冷方面,我們將衛(wèi)星載荷在極端低溫條件下應(yīng)用的相變傳熱技術(shù)用于蒸發(fā)氣再液化裝置的均溫導(dǎo)冷,使得整體冷量傳遞效率大幅提升。”
新研發(fā)的零下196攝氏度全自動深低溫存儲系統(tǒng)主要依靠液氮自循環(huán)維持技術(shù),采用液氮作為冷媒介質(zhì),只需電驅(qū)而非外接液氮加注即可長期穩(wěn)定維持深低溫環(huán)境。公司產(chǎn)品市場部相關(guān)工作人員介紹:“如同汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)歷油電混動時期一樣,未來隨著技術(shù)的不斷突破,深低溫存儲系統(tǒng)或許連初次填充少量液氮都不需要。相比傳統(tǒng)液氮深低溫存儲方案,新系統(tǒng)在我國東部沿海地區(qū)的運營成本可降低50%,在西部高原地區(qū)甚至可降低90%,解決了高原地區(qū)液氮運輸難、供應(yīng)不穩(wěn)定以及液壓不夠等問題,破解了過去高原地區(qū)無法長期存儲生物樣本的難題。”
這套系統(tǒng)還集成了空氣分離就地液氮制取、嵌入式小型深低溫制冷機等創(chuàng)新設(shè)計,實現(xiàn)了液氮近零損耗。在樣本安全方面,設(shè)備可確保環(huán)境溫度全程小于等于零下190攝氏度,均一性控制在正負(fù)3攝氏度內(nèi)。“即使遭遇斷電等突發(fā)情況,這套深低溫存儲系統(tǒng)仍能確保存儲空間15日內(nèi)無源溫度恒定低于零下135攝氏度,為生物樣本存儲筑起堅實防線。”上述工作人員介紹。
系統(tǒng)同時實現(xiàn)了高度智能化管理。其不僅配備了人臉識別、指紋密碼等安全措施,而且自動盤庫功能還能不斷優(yōu)化存儲空間,單支樣本挑管只需6秒。在894個模塊的精密配合下,這套零下196攝氏度全自動深低溫存儲系統(tǒng)真正實現(xiàn)了從存到取的全流程智能化管理。
全自動深低溫存儲系統(tǒng)自研發(fā)成功以來,降低了我國生命科技領(lǐng)域?qū)Ω叨艘旱b備的深度依賴。如今,艾爾溫已構(gòu)建起完整的產(chǎn)品矩陣:從零下196攝氏度全自動深低溫存儲系統(tǒng)、零下80攝氏度全自動超低溫存儲系統(tǒng),到iKV-DURA高性能干冰桶,再到iKV-Rewake細(xì)胞自動復(fù)蘇儀,以及即將推出的凍融儀新品,產(chǎn)品覆蓋了生物樣本存儲、制備、運輸?shù)娜芷诠芾怼?/p>
站在新起點上,韓雨卿期待,企業(yè)能進(jìn)一步推動產(chǎn)學(xué)研深度融合。他們計劃3年內(nèi)建成覆蓋存儲—運輸—制備的國產(chǎn)化產(chǎn)業(yè)鏈,打破高端生命科學(xué)儀器依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀,加速自主研發(fā)設(shè)備的應(yīng)用。