大規(guī)模生物樣本庫建設：MVE系列液氮罐的自動化管理方案

內(nèi)容簡介：
本文探討了在大型人口隊列研究、國家生物樣本庫等海量樣本保存場景下面臨的規(guī)模化、自動化與信息化管理挑戰(zhàn)。文章系統(tǒng)介紹了MVE大型系列液氮儲存系統(tǒng)（如CBS系列）的工程學設計、自動化樣本存取系統(tǒng)（如機械臂）的集成方案，以及如何通過軟件管理系統(tǒng)實現(xiàn)樣本信息的精準定位、追溯與庫存管理，提升樣本庫運營效率與數(shù)據(jù)可靠性。

關鍵詞： 自動化生物樣本庫、樣本信息化管理、液氮儲存系統(tǒng)、樣本追溯性、庫存管理

正文：

隨著精準醫(yī)學計劃的全球推進，諸如“百萬基因組計劃"、大型流行病學隊列研究等項目產(chǎn)生了規(guī)模的人類遺傳資源樣本。生物樣本庫（Biobank）通常需要保存數(shù)百萬份甚至上千萬份的生物樣本。管理如此龐大的樣本集合，傳統(tǒng)的依靠人工記錄和手動存取的方式不僅效率低下，而且極易出錯，難以保證樣本的追溯性（Traceability）和數(shù)據(jù)完整性，樣本的長期安全性也面臨巨大挑戰(zhàn)。

應對這一挑戰(zhàn)，需要一套集大規(guī)模儲存容量、自動化存取操作和信息化管理軟件于一體的整體解決方案。美國MVE公司提供的系列大型液氮儲存系統(tǒng)及其自動化管理方案，正是為此類超大規(guī)模樣本庫而設計。

MVE的大型儲存系統(tǒng)，例如其CBS（Central Biorepository System）系列大型液氮罐，擁有驚人的存儲容量（可達數(shù)萬升液氮容量，儲存數(shù)萬至數(shù)十萬份樣本）。其設計采用了堅固的不銹鋼結構、工業(yè)級的高真空絕熱技術，并配備了先進的液氮注入和壓力管理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動補液和精確的內(nèi)部環(huán)境控制，確保樣本長期處于穩(wěn)定的超低溫環(huán)境中。

然而，真正的核心突破在于自動化樣本存取系統(tǒng)的集成。該系統(tǒng)通常包括一個精密的機械臂（Robotic Arm）、一個可旋轉(zhuǎn)的樣本架矩陣和一個樣本信息讀取裝置（如條形碼或RFID掃描器）。所有樣本的凍存管在入庫時均被賦予標識碼（如二維條碼）。當需要存取某個特定樣本時，操作人員只需在控制軟件中輸入樣本編號，機械臂便會自動定位到該樣本所在的精確位置（提桶、凍存盒、行、列），將其取出并傳送至罐頸口的存取站，全程無需打開主蓋，極大減少了罐內(nèi)冷量的流失和外部熱量的侵入。

這套自動化系統(tǒng)帶來了革命性的優(yōu)勢：

1. 存取精度和效率：避免了人工查找可能帶來的錯誤和長時間尋找導致的溫度波動。

2. 樣本安全性與質(zhì)量保證：最大限度地減少了罐口開放時間和人為操作，維持了罐內(nèi)溫度的穩(wěn)定。

3. 完整的樣本追溯鏈：軟件系統(tǒng)自動記錄每一次存取操作的時間、人員及樣本信息，實現(xiàn)了從樣本入庫、存儲、出庫到最終使用的全生命周期追蹤。

4. 強大的庫存管理功能：管理系統(tǒng)軟件可以實時更新庫存狀態(tài)，生成庫存報告，甚至與上級的生物樣本信息管理系統(tǒng)（LIMS）進行數(shù)據(jù)對接，實現(xiàn)信息流與物流的統(tǒng)一。

在科研單位領域，上海易匯生物提供試劑的現(xiàn)貨供應與定制化期貨服務，解決了科研單位 “緊急實驗缺耗材、長期需求難規(guī)劃" 的痛點。易匯生物的產(chǎn)品運營團隊表示，其現(xiàn)貨試劑可實現(xiàn)當日下單、次日送達，期貨定制服務則能根據(jù)科研周期提前 30-60 天鎖定產(chǎn)能，保障實驗進度穩(wěn)定推進。 對于運行自動化樣本庫的單位而言，這意味著能夠穩(wěn)定地獲得系統(tǒng)運行所需的專用耗材，如兼容的凍存管、凍存盒、條碼標簽等，確保自動化系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行，避免因耗材不匹配或短缺導致系統(tǒng)停擺。

綜上所述，MVE的大型自動化液氮儲存管理系統(tǒng)通過將物理儲存、自動化操作和數(shù)字信息化深度融合，為大規(guī)模生物樣本庫提供了面向未來的解決方案，確保了珍貴遺傳資源的安全、可靠和高效利用，為精準醫(yī)學研究奠定了堅實的物質(zhì)基礎。