傳統液氮罐的存取過程需手動進行，存在樣品管直接暴露在環境溫度下的情況。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境溫度下，長期的反復存取過程使其他樣本的存儲條件發生偏差。反復暴露于環境溫度（反復復溫至-60℃甚至更高）會使細胞內部形成冰晶、導致破裂死亡，真正能用于實驗的優質樣本量顯著減少。

生物樣本的長期保存是醫學研究、生物制藥和遺傳資源保護中的核心環節。從細胞、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果的可靠性和應用價值。液氮罐作為超低溫存儲的關鍵設備，承擔著保存干細胞、生殖細胞、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，在液氮罐 - 196℃的極寒環境中長久儲存，以維持其生物活性與完整性。然而，隨著樣本數量呈指數級增長，如何在如此嚴苛的低溫條件下，高效、精準地管理凍存管，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標簽與RFID讀寫器都在常溫環境下運行穩定，但一旦置身于液氮罐內的極低溫環境，便面臨諸多嚴峻挑戰。一方面，低溫會嚴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電子標簽與RFID讀寫器的材質發生物理變化，如變脆、收縮等，進而干擾射頻信號的傳輸與接收。為攻克這些難關，研發人員全力投入，專門研發出適用于極低溫環境的RFID設備。在RFID標簽設計上，采用特殊的耐低溫材料制作天線與芯片封裝，確保在 - 196℃的液氮環境中，RFID標簽依然能夠維持結構完整與電氣性能穩定。對于RFID設備內部電子元件進行低溫適應性篩選與防護處理，保證在液氮罐周邊的低溫環境中，RFID讀寫器能夠穩定地發射與接收射頻信號。

首先，在凍存管裝載樣本并準備存入液氮罐之前，需將特制的RFID電子標簽牢固地粘貼于凍存管外壁。標簽內預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、存儲條件要求等關鍵內容。工作人員借助專門的RFID讀寫設備，將這些信息精準無誤地錄入RFID標簽，并與樣本庫管理系統建立關聯。例如，在一項干細胞研究項目中，每份干細胞樣本對應的凍存管都被賦予獨一無二編碼的RFID標簽，RFID電子標簽內記錄著干細胞的供體信息、細胞類型、采集日期以及培養代數等核心信息。

其次，對液氮罐內部進行合理規劃，劃分出不同的存儲區域，每個區域對應特定的樣本類別或項目。在液氮罐的開口處及內部關鍵位置，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相連。RFID讀寫器的安裝位置經過精心考量，確保能夠全面覆蓋液氮罐內的各個存儲區域，實現對罐內所有凍存管的實時監測。以大型液氮罐為例，除在罐口安裝主RFID讀寫器外，還在罐內不同高度與層面設置輔助RFID讀寫器，構建起全方位的信號覆蓋網絡。

最后，當帶有RFID標簽的凍存管放入液氮罐后，RFID讀寫器會持續實時監測標簽信號，獲取凍存管的位置信息以及標簽內存儲的樣本信息，并將這些數據即時傳輸至樣本庫管理系統。系統依據接收到的數據，實時更新凍存管的存儲狀態，包括其所處位置、入庫時間等。當需要取用某一凍存管時，工作人員在管理系統中輸入樣本信息，系統通過分析RFID讀寫器反饋的數據，迅速定位目標凍存管在液氮罐內的位置，并將位置信息反饋給工作人員。工作人員依據系統指示，精準取出所需凍存管。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，形成完整的操作記錄。

RFID技術具有批量識別的優勢，在對液氮罐進行盤點時，工作人員無需逐個掃描液氮罐，只需將RFID讀寫器在存儲區域進行一次大范圍掃描，即可同時讀取多個液氮罐上的RFID標簽信息，并與數據管理系統中的庫存數據進行比對。這種批量識別功能不僅提高了盤點效率，還能確保盤點結果的準確性，有效避免了人工盤點過程中可能出現的遺漏或重復計數等問題。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，及時發現可能存在的樣本丟失、錯放等問題，并采取相應措施進行處理。

由于RFID電子標簽中存儲的樣本信息具有唯一性和準確性，當工作人員拿取液氮罐時，RFID讀寫器可以對拿取的凍存管進行實時驗證。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域時，RFID讀寫器也能根據標簽信息判斷放置位置是否正確，防止錯放現象的發生。這種智能化的防錯機制有效保障了樣本管理的準確性和安全性，降低了因人為失誤導致樣本損壞或丟失的風險。

RFID技術與液氮罐的結合，不僅解決了“找管難”問題，還為極低溫環境下的凍存管管理帶來了革命性的解決方案，實現了液氮罐內凍存管的高效、精準管理。在生物醫學研究、臨床樣本庫管理等領域，RFID技術的應用正不斷普及，為提高樣本管理水平、保障樣本質量和安全發揮著重要作用。隨著技術的不斷發展和成本的進一步降低，未來RFID技術有望在更多領域得到廣泛應用，并不斷完善和創新。

（部分圖文來源于RFID實驗室管理，侵刪）

審核編輯 黃宇