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成都日报 | “十八般武艺”造出这个液氮罐,把-196℃的超低温世界装进去

作者:海尔生物医疗科技(成都)有限公司     |   发布时间:2022-06-20 16:59:00

文章来源:成都日报锦观新闻 记者 李娟 文/图/视频 责任编辑 郝燕萍 编辑 戴艾岑 审核 严斌


科幻小说《三体》中,云天明的大脑在冰冻保存后送往三体世界,最终通过三体人的克隆技术成功复活。

如果说“冰冻大脑”离我们太远,那么,断指再植、脐血保存、试管婴儿……这些话题并不陌生。支撑这些医疗技术的背后,是一个-196℃的超低温世界。事实上,随着生物医药产业的快速发展,细胞、组织、疫苗、血液等生物材料的保存都离不开这个超低温世界。在温江,有一家专精特新企业——四川海盛杰低温科技有限公司,就是这个超低温世界的营造者。

超低温靠什么实现?靠的是一种特殊的制冷源——液氮。液氮在常压下沸点是-196℃,将液氮装在真空绝热保温容器中,就能实现生物样本长时间低温保存。

过去,液氮罐市场长期被国外企业垄断。通过艰辛的自主创业、科技攻关,海盛杰公司得以在这一领域占有一席之地,并于2017年被国内低温存储头部企业海尔生物纳入旗下,成为其控股子公司。

海盛杰公司是如何生产出能维持恒定低温的液氮罐?又是如何通过智能化系统,轻松自如地管理这个超低温世界?请跟记者去看看。

超低温世界靠什么实现?

自主研制缠绕机器人,18道工序隔绝外界热量

一台弓字形的机械臂在空中灵活挥舞,将一圈圈隔热材料缠绕在巨大的内胆上。上下左右,均匀细致,就像蚕吐丝织茧,只用30分钟,一个直径1.8米的液氮罐内胆就缠好了。这是记者在海盛杰公司的缠绕车间看到的情景。

自动缠绕,也即在内胆和外胆之间一层层地缠绕隔热材料,是海盛杰公司生产一只液氮罐需要经历的18道生产工序之一。加上多接口自动真空处理系统、横纵自动焊缝等工序,这“十八般武艺”的目的,就是生产出真空、绝热、保温的液氮罐,隔绝外界的热量,保证储存样品的安全。


“这是我们自主研发的缠绕机器人。”唐文明告诉记者,过去没有缠绕机器人,这道工序由人工完成的,需要8个身强力壮的工人手持隔热材料,绕内胆一圈一圈地缠绕,“就像拉磨一样!”不仅工人非常辛苦,效率也低。

要打破液氮罐市场被国外企业垄断的局面,就得有自己的核心竞争力。海盛杰主动开展技术攻关,经过反复试验和调整,在2017年成功研制出缠绕机器人并投入生产,一台机器人轻松运行,比过去8个工人辛勤劳作效率更高,工艺也更细致。

“我们的液氮罐曾被用于在非洲地区储存疫苗。”海盛杰公司总经理唐文明说,在当地没有电力制冷的条件下,疫苗在液氮罐这个超低温世界里保存得安全可靠。

如何自如控制管理超低温世界?

智能化监测液位温度,激光定位遥控操作精准提取冻存架

“密封性能再好的液氮罐,随着时间的流逝液氮也会流失,需要及时补充液氮。”唐文明向记者描述过去人们是怎么管理液氮罐的——用一根长长的木尺,伸进罐内再取出,就能看到液氮留在尺子上的最高刻度。这种原始的测量方法,既不利于液氮罐的保温,也对操作者存在低温伤害的风险。

针对传统液氮罐存在样本存取操作繁琐、频繁补充液氮、温度难以监控等问题,近些年来,海盛杰将创新的重点放在产品的智能化管理上。


记者看到,海盛杰公司展示大厅里,摆放着用于不同场景的液氮罐。大多数罐体都连着一套液晶显示设备,能清楚地显示罐内液氮的余量和温度。这就是海盛杰研制出的配套液氮罐的智能监控系统,实时监控温度、液位等信息,还含有十多项信息报警功能,可实现电脑端、app端远程报警。操作人员在显示屏上点击几下,就能控制液氮输送,补充液氮。

一个巨型液氮罐内可能储存了上千份生物材料,它们被置放在一个个冻存架上。在真实的使用场景中,如何轻松省力且安全地提取冻存架,可不像从书架上取出一本书那么容易。


为了解决困扰使用者的这一难题,海盛杰研发了冻存架提取的得力“小帮手”——移动式辅助升降装置。“这个过程有点像抓娃娃,可是比抓娃娃精准多了。”唐文明说,通过激光定位,可以一步到位将冻存架提取出来,减少样本暴露时间,让样本存取更便捷。而遥控操作取代了传统人工方式提取冻存架,也可以杜绝对操作者的潜在低温伤害。

如何抓住市场扩容的机遇?

创新物联网解决方案,实现海量样本的精准管理

“不论是医学研究,还是医疗服务、医药研发,都需要低温存储”,成都医学城相关负责人表示,海盛杰这样的低温存储企业,是“三医”产业链条上的重要配套企业。

在成都医学城这样肥沃的产业土壤里,海盛杰发展状况良好,近些年虽然受到疫情冲击,但公司销售收入年年递增,不仅为成都医学城内的众多企业提供产品,其液氮罐还远销全球60多个国家和地区,打破了外国企业在这一行业的垄断。


记者在采访时,刚好遇到前来送政策、送服务的温江区经信局工作人员。“公司得以顺利发展,离不开温江区的支持和帮扶。得益于相关部门的辅导,我们申请到专精特新小巨人称号,为公司下一步发展奠定新的台阶。”唐文明说,随着2021年《生物安全法》在我国正式施行,带动生物样本库进入快速建设期,加速低温存储设备市场扩容,业内预计,未来几年生物医疗低温存储设备市场将“大热”,“也为我们这样的低温存储企业带来巨大的发展机遇。”

唐文明表示,将抓住机遇,加速数字化转型,创新物联网解决方案,一方面聚焦生物医疗领域,以生物样本存储为中心,为用户提供生物样本库建设整体解决方案,实现海量样本的精准管理,同时,向食品保鲜和工业制冷两个方向进行产品拓展。

记者手记:

随着医疗技术的发展,超低温冷冻为人类的健康事业带来更多的希望和可能,也使得海盛杰这样的低温储存企业有了更大的发展空间。

在过去,这个行业曾用人工缠绕隔热材料,用木尺测量液氮刻度。海盛杰通过自主研发创新,走出了研发自动缠绕机器人的第一步,智能化监测、存取的第二步,目前,正大步走在“自动化+物联网”的第三步。

未来,往智慧化方向升级的液氮罐系统更能够实现样本信息的有效管理,在接上物联网后,实现对样本存储温度及设备运行状态有效的监控和预警,满足用户对样本存取的精准定位、复核和快速整理的需求,并和关联单位实现数据交互,随时查询和追溯,更好地保障生物样本的安全。



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