在生物醫(yī)學(xué)研究、細(xì)胞治療及生物樣本庫等前沿領(lǐng)域，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。近年來，射頻識別（RFID）技術(shù)的介入，為這一棘手問題提供了創(chuàng)新性的解決方案。

RFID 技術(shù)適配極低溫環(huán)境的挑戰(zhàn)與應(yīng)對

傳統(tǒng)的 RFID 標(biāo)簽與閱讀器在常溫環(huán)境下運行穩(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，導(dǎo)致有源標(biāo)簽的電池供電能力急劇下降，甚至徹底癱瘓。另一方面，極低溫可能致使標(biāo)簽與閱讀器的材質(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，標(biāo)簽依然能夠維持結(jié)構(gòu)完整與電氣性能穩(wěn)定。針對有源標(biāo)簽，選用了在低溫下仍能保持良好供電性能的電池，并對電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，降低功耗，延長電池使用壽命。對于閱讀器，同樣對其內(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，閱讀器能夠穩(wěn)定地發(fā)射與接收射頻信號。

基于 RFID 的凍存管管理方案實施

標(biāo)簽附著與信息錄入

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 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，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。

液氮罐內(nèi)布局與閱讀器安裝

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 閱讀器。這些閱讀器通過有線或無線方式與樣本庫管理系統(tǒng)相連。閱讀器的安裝位置經(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，除在罐口安裝主閱讀器外，還在罐內(nèi)不同高度與層面設(shè)置輔助閱讀器，構(gòu)建起全方位的信號覆蓋網(wǎng)絡(luò)。

實時監(jiān)控與管理流程

當(dāng)帶有 RFID 標(biāo)簽的凍存管放入液氮罐后，閱讀器會持續(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)通過分析閱讀器反饋的數(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，閱讀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 在液氮罐凍存管管理中的優(yōu)勢

高效查找與取用

在傳統(tǒng)的液氮罐凍存管管理模式下，工作人員需手動翻閱記錄冊，查找目標(biāo)凍存管的位置，然后在液氮罐內(nèi)逐個搜尋，這一過程不僅耗時費力，而且在極低溫環(huán)境中長時間操作，存在凍傷風(fēng)險。采用 RFID 技術(shù)后，工作人員只需在管理系統(tǒng)中輸入樣本信息，便能在數(shù)秒內(nèi)獲取凍存管的精確位置，極大地縮短了查找時間，提升了取用效率。同時，減少了工作人員在低溫環(huán)境中的暴露時長，保障了人員安全。

精準(zhǔn)庫存管理

借助 RFID 閱讀器對液氮罐內(nèi)凍存管的實時監(jiān)測，樣本庫管理系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)掌握庫存狀況，包括凍存管的數(shù)量、位置以及每個樣本的狀態(tài)等。系統(tǒng)定期的自動盤點功能，確保庫存數(shù)據(jù)始終準(zhǔn)確無誤，避免了人工盤點可能出現(xiàn)的遺漏或錯誤。例如，在大規(guī)模樣本庫盤點時，傳統(tǒng)方式可能需耗費數(shù)天時間，且結(jié)果存在誤差，而運用 RFID 技術(shù)，僅需數(shù)小時即可完成全面盤點，準(zhǔn)確率近乎 100%。

樣本追溯與安全保障

RFID 技術(shù)為每個凍存管構(gòu)建了完整的生命周期追溯記錄。從樣本采集、入庫存儲、多次取用，到最終廢棄處理，每個環(huán)節(jié)的操作信息都被詳細(xì)記錄在管理系統(tǒng)中。這不僅有助于科研人員追溯樣本的來源與歷史操作，確保實驗結(jié)果的可重復(fù)性與可靠性，同時也為樣本的安全管理提供了有力支撐。一旦出現(xiàn)樣本丟失、損壞或錯拿等異常情況，通過追溯記錄能夠迅速查明原因，采取相應(yīng)措施，保障樣本的安全性與完整性。

總結(jié)與展望

RFID 技術(shù)與液氮罐的結(jié)合，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。通過克服技術(shù)難題，實現(xiàn)了液氮罐內(nèi)凍存管的高效、精準(zhǔn)管理，為生物樣本的長期保存與合理利用提供了堅實保障。隨著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步與成本的進(jìn)一步降低，RFID 技術(shù)有望在更多液氮罐存儲場景中廣泛應(yīng)用，并不斷優(yōu)化創(chuàng)新管理方案。未來，我們可以期待 RFID 技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等前沿技術(shù)深度融合，進(jìn)一步提升生物樣本庫的智能化管理水平，為生物醫(yī)學(xué)研究與臨床應(yīng)用的發(fā)展提供更堅實的支撐。