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海爾生物-150℃物聯(lián)碳氫深低溫冰箱下線

來源: 齊魯網(wǎng)   日期:2022-04-08  責編: 殷緒江  
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   家用冰箱保存食物,需要多少度?滿足絕大多數(shù)食材的儲鮮要求,最低-20℃足矣。當然,有些“嬌貴”的食材需要更低的溫度。比如金槍魚,只有在-55℃以下凍結(jié)保鮮,才能較長時間地充分保持品質(zhì)。
  那么,保存人體細胞、組織、病毒等生物樣本呢?-60℃還是-70℃?都不夠。生物大分子(DNA、RNA、蛋白質(zhì)等)和細胞、組織、器官、病毒等的常用儲存溫度主要有三個節(jié)點——-80℃、-140℃及-196℃。
  在-80℃,樣本內(nèi)的生化反應(yīng)顯著減弱,可短期保持細胞活性和組織微觀結(jié)構(gòu)。-196℃是液氮的溫度,也是常規(guī)方法所能實現(xiàn)的最低溫度。在這個溫度下,樣本內(nèi)的各種生化反應(yīng)基本停止,可以長期保存,但此種方式成本略高,且液氮揮發(fā)、飛濺容易對工作人員安全造成威脅。
  -140℃則是非常理想的溫度,是通常認為的細菌和細胞的活性臨界溫度。樣本在這一低溫范圍內(nèi),生物學活動極大降低,可中長期保持細胞、組織內(nèi)大分子和組織微觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
  不僅要超低溫,還要溫度恒定、均勻,要環(huán)保,如果可能,成本自然也是低了好——這就是生物樣本保存的苛刻要求。現(xiàn)在,這個領(lǐng)域有了一個穩(wěn)定、高效、環(huán)保、節(jié)能的新能手——海爾生物“深藍”,世界首款-150℃物聯(lián)碳氫深低溫冰箱。近日,60臺“深藍”下線交單海外市場,用于生物樣本庫的建設(shè)。
  生物樣本保存:世界難題
  近年來,生命科學基礎(chǔ)研究加速發(fā)展,顛覆性技術(shù)不斷涌現(xiàn),并向醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域滲透,在解決人類發(fā)展面臨的健康、環(huán)境、資源等問題的過程中展現(xiàn)出廣闊前景。
  但對科研院所、實驗室、生物樣本庫、生物制藥公司等而言,保存生物樣本一直是世界級的難題集合體。
  難題一,技術(shù)要求太苛刻。首先,不同于家庭、工業(yè)等應(yīng)用場景,生命科學研究的儲品大部分價值較高,而且部分儲品具有稀缺性乃至唯一性,損壞不可補救,尤其是治療類、檢測類的儲品,如果存儲不當,損壞后使用可能造成嚴重后果。其次,要在長時間存儲中保持生物分子及細胞活性,需要環(huán)境溫度盡可能低,降低樣本內(nèi)的生化反應(yīng),提高各種成分的穩(wěn)定性。最后,生物樣本對溫度的波動很敏感,要求環(huán)境保持長時間的溫度均勻、恒定。
  從設(shè)備應(yīng)用看,實現(xiàn)-80℃保存,主要使用超低溫冰箱;實現(xiàn)-140℃保存,主要使用深冷冰箱或液氮氣相箱(罐);實現(xiàn)-196℃保存,主要使用液氮罐或箱。
  從操作成本、簡便性及儲存量等方面考慮,-80℃保存有優(yōu)勢。但對于不同的生物大分子活性,-80℃下能保持多久尚在研究之中。所以,選擇更低的-140℃儲存是比較保險的方式。
  難題二,液氮存儲成本高。為了實現(xiàn)-140℃儲存,一些機構(gòu)采用液氮氣相箱(罐)保存生物樣本,這一方法高效、保存期長,但是液氮存儲需要特殊容器,購買容器和存儲液氮的成本都很高,也要消耗大量電力,增加了樣本存儲成本。同時,液氮屬于損耗品,隔一段時間就需要購買液氮補充,且需要專業(yè)人員定期維護。
  難題三,深冷冰箱短板多。考慮到液氮存儲的諸多難題,很多機構(gòu)選擇了插電即用的深冷冰箱,但電制冷開啟容器取放樣本時,容易造成溫度較大范圍波動。
  更重要的是,由于普遍采用含氟制冷劑,深冷冰箱面臨著越來越強的環(huán)保約束。當含氟制冷劑逐漸退出歷史舞臺,面對生物樣本庫、高等級實驗室等對深冷冰箱的剛性需求,如何攻克制冷系統(tǒng)選型配合、制冷劑配比等技術(shù)難題,提供環(huán)保、高效的深冷冰箱?
  海爾碳氫冰箱:創(chuàng)新突破
  “自主研發(fā)碳氫深冷技術(shù),完全綠色環(huán)保制冷,GWP(全球變暖潛能值)接近于0。”對于“深藍”這個“世界第一”的含金量,海爾生物相關(guān)負責人如是介紹,“這不僅是海爾生物在深低溫制冷領(lǐng)域的科創(chuàng)突破,也是‘雙碳’戰(zhàn)略下中國制冷行業(yè)的創(chuàng)新實踐。”
  從2019年立項到2022年批量下線交單,在“深藍”研發(fā)中,海爾生物依托在超低溫制冷領(lǐng)域積累的研發(fā)優(yōu)勢,聚焦制冷系統(tǒng)設(shè)計、混合制冷劑匹配、低溫換熱、溫度保持等核心技術(shù)。其中,制冷系統(tǒng)設(shè)計、混合制冷劑匹配決定了冰箱能否高效制冷至指定溫度區(qū)間,能否長期穩(wěn)定運行,能否具有良好的節(jié)能性,制冷劑對冰箱的環(huán)保性能則具有決定性影響;低溫換熱技術(shù)決定了制冷效率與溫度均勻性、穩(wěn)定性;恒溫保持技術(shù)則決定了冰箱應(yīng)對間歇電力供應(yīng)、無電力供應(yīng)場景的存儲能力。
  “三年不鳴,一鳴驚人!”“深藍”既環(huán)保節(jié)能,又穩(wěn)定高效。在安全運行方面,使用自調(diào)節(jié)壓力控制系統(tǒng),保障制冷系統(tǒng)內(nèi)部穩(wěn)定的壓力環(huán)境,冰箱報警可通過手機端物聯(lián)APP實時傳輸,保障樣本安全預(yù)警。在穩(wěn)定運行方面,借助全新一代碳氫制冷劑匹配雙機四級復(fù)疊制冷系統(tǒng),“深藍”可適用10℃—32℃寬環(huán)溫應(yīng)用環(huán)境,且箱內(nèi)波動更小。
  尤為特別的是制冷劑的應(yīng)用,在深低溫存儲領(lǐng)域,這是平衡生產(chǎn)成本與產(chǎn)品效能的關(guān)鍵。海爾生物從碳氫制冷劑和變頻壓縮技術(shù)構(gòu)建的超低溫制冷系統(tǒng)入手,持續(xù)推進研發(fā)。“深藍”以自主研發(fā)的碳氫制冷技術(shù)為內(nèi)核,采用全新一代不含氟、對臭氧層無破壞、溫室效應(yīng)影響極低的碳氫制冷劑,搭配雙機四級復(fù)疊制冷系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),有力提高了制冷劑單位容積制冷能力。
  “除了創(chuàng)造碳氫制冷領(lǐng)域的溫控紀錄,趨于‘零碳’,‘深藍’相對于傳統(tǒng)產(chǎn)品省電達30%,對一次性運行上百臺實驗設(shè)備的生物樣本庫用戶而言,可以大幅節(jié)省用電成本。而且噪音低至55分貝,便于實驗室放置使用。”海爾生物相關(guān)負責人道出了“深藍”的“貼心”之處。





 

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