傳統(tǒng)液氮罐的存取過程需手動進(jìn)行，存在樣品管直接暴露在環(huán)境溫度下的情況。樣本暴露時間、暴露期的溫度變化曲線無法監(jiān)控和追溯；在取出選定樣品管時往往連帶其他樣本暴露在環(huán)境溫度下，長期的反復(fù)存取過程使其他樣本的存儲條件發(fā)生偏差。反復(fù)暴露于環(huán)境溫度（反復(fù)復(fù)溫至-60℃甚至更高）會使細(xì)胞內(nèi)部形成冰晶、導(dǎo)致破裂死亡，真正能用于實驗的優(yōu)質(zhì)樣本量顯著減少。
生物樣本的長期保存是醫(yī)學(xué)研究、生物制藥和遺傳資源保護(hù)中的核心環(huán)節(jié)。從細(xì)胞、組織到DNA、RNA，這些生物材料的活性與完整性直接影響科研結(jié)果的可靠性和應(yīng)用價值。液氮罐作為超低溫存儲的關(guān)鍵設(shè)備，承擔(dān)著保存干細(xì)胞、生殖細(xì)胞、組織樣本等珍貴生物樣本的重任。這些樣本被封裝于凍存管內(nèi)，在液氮罐 - 196℃的極寒環(huán)境中長久儲存，以維持其生物活性與完整性。然而，隨著樣本數(shù)量呈指數(shù)級增長，如何在如此嚴(yán)苛的低溫條件下，高效、精準(zhǔn)地管理凍存管，成了科研人員與樣本庫管理者亟待解決的難題。
一直以來，RFID標(biāo)簽與RFID讀寫器都在常溫環(huán)境下運(yùn)行穩(wěn)定，但一旦置身于液氮罐內(nèi)的極低溫環(huán)境，便面臨諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。一方面，低溫會嚴(yán)重影響電子元件的性能，甚至徹底癱瘓。另一方面，極低溫可能致使RFID電子標(biāo)簽與RFID讀寫器的材質(zhì)發(fā)生物理變化，如變脆、收縮等，進(jìn)而干擾射頻信號的傳輸與接收。為攻克這些難關(guān)，研發(fā)人員全力投入，專門研發(fā)出適用于極低溫環(huán)境的RFID設(shè)備。在RFID標(biāo)簽設(shè)計上，采用特殊的耐低溫材料制作天線與芯片封裝，確保在 - 196℃的液氮環(huán)境中，RFID標(biāo)簽依然能夠維持結(jié)構(gòu)完整與電氣性能穩(wěn)定。對于RFID設(shè)備內(nèi)部電子元件進(jìn)行低溫適應(yīng)性篩選與防護(hù)處理，保證在液氮罐周邊的低溫環(huán)境中，RFID讀寫器能夠穩(wěn)定地發(fā)射與接收射頻信號。
首先，在凍存管裝載樣本并準(zhǔn)備存入液氮罐之前，需將特制的RFID電子標(biāo)簽牢固地粘貼于凍存管外壁。標(biāo)簽內(nèi)預(yù)先寫入樣本的詳盡信息，涵蓋樣本名稱、來源、采集時間、所屬項目、存儲條件要求等關(guān)鍵內(nèi)容。工作人員借助專門的RFID讀寫設(shè)備，將這些信息精準(zhǔn)無誤地錄入RFID標(biāo)簽，并與樣本庫管理系統(tǒng)建立關(guān)聯(lián)。例如，在一項干細(xì)胞研究項目中，每份干細(xì)胞樣本對應(yīng)的凍存管都被賦予獨一無二編碼的RFID標(biāo)簽，RFID電子標(biāo)簽內(nèi)記錄著干細(xì)胞的供體信息、細(xì)胞類型、采集日期以及培養(yǎng)代數(shù)等核心信息。
其次，對液氮罐內(nèi)部進(jìn)行合理規(guī)劃，劃分出不同的存儲區(qū)域，每個區(qū)域?qū)?yīng)特定的樣本類別或項目。在液氮罐的開口處及內(nèi)部關(guān)鍵位置，安裝多個RFID讀寫器。這些RFID讀寫器通過有線或無線方式與樣本庫管理系統(tǒng)相連。RFID讀寫器的安裝位置經(jīng)過精心考量，確保能夠全面覆蓋液氮罐內(nèi)的各個存儲區(qū)域，實現(xiàn)對罐內(nèi)所有凍存管的實時監(jiān)測。以大型液氮罐為例，除在罐口安裝主RFID讀寫器外，還在罐內(nèi)不同高度與層面設(shè)置輔助RFID讀寫器，構(gòu)建起全方位的信號覆蓋網(wǎng)絡(luò)。
最后，當(dāng)帶有RFID標(biāo)簽的凍存管放入液氮罐后，RFID讀寫器會持續(xù)實時監(jiān)測標(biāo)簽信號，獲取凍存管的位置信息以及標(biāo)簽內(nèi)存儲的樣本信息，并將這些數(shù)據(jù)即時傳輸至樣本庫管理系統(tǒng)。系統(tǒng)依據(jù)接收到的數(shù)據(jù)，實時更新凍存管的存儲狀態(tài)，包括其所處位置、入庫時間等。當(dāng)需要取用某一凍存管時，工作人員在管理系統(tǒng)中輸入樣本信息，系統(tǒng)通過分析RFID讀寫器反饋的數(shù)據(jù)，迅速定位目標(biāo)凍存管在液氮罐內(nèi)的位置，并將位置信息反饋給工作人員。工作人員依據(jù)系統(tǒng)指示，精準(zhǔn)取出所需凍存管。與此同時，RFID讀寫器自動記錄凍存管的取用時間、操作人員等信息，并上傳至系統(tǒng)，形成完整的操作記錄。
RFID技術(shù)具有批量識別的優(yōu)勢，在對液氮罐進(jìn)行盤點時，工作人員無需逐個掃描液氮罐，只需將RFID讀寫器在存儲區(qū)域進(jìn)行一次大范圍掃描，即可同時讀取多個液氮罐上的RFID標(biāo)簽信息，并與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的庫存數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。這種批量識別功能不僅提高了盤點效率，還能確保盤點結(jié)果的準(zhǔn)確性，有效避免了人工盤點過程中可能出現(xiàn)的遺漏或重復(fù)計數(shù)等問題。通過定期的快速盤點，樣本庫管理人員能夠及時掌握庫存情況，及時發(fā)現(xiàn)可能存在的樣本丟失、錯放等問題，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。
由于RFID電子標(biāo)簽中存儲的樣本信息具有唯一性和準(zhǔn)確性，當(dāng)工作人員拿取液氮罐時，RFID讀寫器可以對拿取的凍存管進(jìn)行實時驗證。如果拿取的液氮罐與實際需求不匹配，RFID讀寫器會發(fā)出提醒，避免工作人員錯拿樣本。同樣，在將液氮罐放回存儲區(qū)域時，RFID讀寫器也能根據(jù)標(biāo)簽信息判斷放置位置是否正確，防止錯放現(xiàn)象的發(fā)生。這種智能化的防錯機(jī)制有效保障了樣本管理的準(zhǔn)確性和安全性，降低了因人為失誤導(dǎo)致樣本損壞或丟失的風(fēng)險。
RFID技術(shù)與液氮罐的結(jié)合，不僅解決了“找管難”問題，還為極低溫環(huán)境下的凍存管管理帶來了革命性的解決方案，實現(xiàn)了液氮罐內(nèi)凍存管的高效、精準(zhǔn)管理。在生物醫(yī)學(xué)研究、臨床樣本庫管理等領(lǐng)域，RFID技術(shù)的應(yīng)用正不斷普及，為提高樣本管理水平、保障樣本質(zhì)量和安全發(fā)揮著重要作用。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和成本的進(jìn)一步降低，未來RFID技術(shù)有望在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并不斷完善和創(chuàng)新。
（部分圖文來源于RFID實驗室管理，侵刪）
上一篇