未分类

破解冻存管二维码结霜难题:原理剖析与百伴解决方案

近年来为了更好的满足科学研究、生物制药、生物样本库等高通量储存需求,越来越多的机构构建了以–80℃超低温冰箱为主的超低温环境体系进行样本储存。当样品在放入冰箱后再取出时,冻存管底部会出现结霜现象,导致读取管底二维码成功率降低,影响工作效率。冻存管为塑料制品,表面通常较为光滑或有细微的凹凸,这些特性容易捕捉空气中的微小水滴。在温度下降时,这些水滴会迅速凝结成冰晶,形成霜。为了从根本上解决冻存管底部结霜问题,百伴生物以自主研发的一体化模内贴标工艺为导向,改良底部结构,为客户提供更有效的解决方案。

在研发解决方案的过程中,百伴工程师从结霜底层原理出发,研究如何抑制凝结核在管底形成结霜现象。凝结核(condensation nucleus)是指凝结过程中起凝结核心作用的固态、液态和气态的气溶胶质粒。凝结核在粗糙物体表面结霜的过程中,表面的粗糙度对霜的形成和分布有着显著影响。粗糙的表面通常具有更多的微小凹陷和突出部分,这些微小的地形特征为凝结核提供了更多的附着点。当空气中的水汽接触到这些粗糙表面时,凝结核容易被捕获并停留在这些不规则的表面结构中。

相比于光滑的表面,粗糙的表面更容易吸附凝结核。这是因为表面的不平整性增加了接触面积,使得空气中的微小颗粒更容易在其上沉积。这种吸附作用不仅增加了表面上的凝结核数量,也使得水汽在这些核上的凝结过程更加高效,进而促进霜的快速形成和积累。此外,表面粗糙度对霜晶的初始形成阶段也有重要影响。在温度刚刚降至冰点以下时,粗糙表面的微小凹槽更容易聚集初期的水滴。这些小水滴在逐渐冷却并冻结的过程中,会在凹槽内优先形成霜晶。这一过程反映出粗糙表面对霜晶形成的“引导作用”,即通过其结构特点来决定霜晶的初始位置和形态。

 

百伴冻存管采用自研一体化膜内贴标工艺将底部二维码预先印刷于高分子材料上,然后将印好的图像标签直接放入模具上的预定成型区域,在产品注塑成型过程中使标签和容器融合在一起,标签与产品表面齐平。此工艺相对于市场上占据主流的激光蚀刻制码工艺能使管底达到更优秀的一体性,从而从根本解决由于蚀刻后粗糙的管底使管底吸附更多凝结核从而引起更严重的结霜问题。

 

除此以外,百伴冻存管在提供结霜问题解决方案的同时也维持了SBS自动化标准高精度的安全质量,在底部的表面会会覆盖高分子材料制成的保护层。这种保护层足可以满足正常使用下耐磨的需要,在有机溶剂浸蚀,高温蒸汽灭菌,液氮低温冷冻及超声波清洗等极端工况下都能表现出良好的耐受性。

 

由百伴生物自主研发的一体化膜内贴标工艺能在满足高精度自动化标准的体系下,为结霜所带来的低效率解码困扰提供了高效解决方案。