电信5G赋能全国首个无人值守“细胞银行”

十四五规划中,“基因与生物技术”被明确为七大科技前沿领域攻关领域之一,“生物技术”为九大战略性新兴产业之一。近年来,中国电信上海公司(以下简称“上海电信”)持续赋能生物医疗领域,不断推动生物技术和信息技术融合创新,充分运用5G、云网融合、物联网、大数据等技术优势,与细胞存储行业的龙头企业原能细胞合作打造了全国首个无人值守全自动5G细胞库,助推我国细胞存储行业真正迈入新台阶,进入智能化、标准化、产业化发展的新时代。

5G全自动配送机器人将细胞样本存入“细胞银行”

打破行业桎梏,5G+AGV实现无人值守

干净整洁的原能细胞库内,除了一台台巨大的细胞存储设备、各式各样来来回回忙碌的机器人,还有无处不在的5G网络。“温度是生物细胞等样本存储的核心因素,原能细胞库提供-196℃的深低温存储环境,理论上来说,恒定温度下细胞可以永久存储,但传统生物样本库需要人工操作存放、提取样本,这样一来就存在样本常温暴露、反复冻融、结霜生冻、人工误操等诸多问题。” 原能细胞科技集团有限公司副总裁兼市场总监韦嘉表示,为了打破这些行业桎梏,原能细胞舍弃了无法离开人工操作的国外进口细胞存储设备,转而朝着全自动、无人值守的方向进行自主研发。

2019年9月,上海电信就与原能细胞合作共建“5G生命科学联合创新中心”,助力其无人值守全自动细胞库“智慧”升级。“早在5G正式商用半年之前,上海电信已经在原能细胞部署了5G网络,此外包括SA独立组网的升级、MEC技术的运用也都领先行业半年左右,”上海电信浦东局相关负责人路颖介绍称,“在信息化方面,上海电信不遗余力投入原能项目,现在的原能细胞库就是依托领先的5G SA网络架构,通过5G-IoT实现了不同自动化设备和各类机器人互联互通、互相协作。”

5G+AGV从细胞库中取出细胞样本用于研究

原能细胞全自动5G细胞库目前拥有多种类型及功能的AGV,是实现整个超低温设备无人化运行的关键。传统AGV基于Wi-Fi通讯技术,在安全性、稳定性和时延方面存在较大问题,为了解决这些问题,上海电信依托5G通信低时延、大带宽、大容量的技术优势及MEC边缘服务器技术,将此前基于Wi-Fi的AGV改造成5G+MEC模式AGV,为每台AGV加装CPE Pro,采用SA(独立组网)网络下的MEC部署方式,让全自动5G细胞库得以更安全、稳定、高效地运行。如今,库内不再能看到工作人员的身影,只需由AGV机器人智能接收指令,细胞样本就可以进入自动转运环节,出入库全程无人工干预。这样一来,生物样本全程处于深低温冷链保护下,样本质量与安全得到了极大的保障,完全满足临床使用的高标准。

升级智能管理,5G创新应用提供多重保障

为了让拥有千万级样本数的细胞库有条不紊地运行起来,上海电信还与原能细胞共同开发了原能生物样本存储装备IoT服务平台。基于上海电信5G网络的IoT设备管理平台可满足超高流量密度、超高连接数密度、超高移动性的设备运营数据接入要求,从而使核心装备的智能化管理成为可能。如今,工作人员在细胞库外就能够实时监控温湿度等重要样本环境信息,对全自动细胞存储设备、智能转运罐等核心装备进行智能化管理,还能基于平台信息开展相关设备的周期性巡检,对设备关键零部件进行预测性维护,及时发现问题隐患。

细胞库还运用了基于5G+MEC的视觉比对、5G+数字孪生和AR远程故障诊断等创新技术。尤其是应用于原能细胞库的5G+数字孪生技术,这一应用生物样本存储真正实现了“数字化与智能化”。5G网络下,细胞库内装备、环境系统过去和目前的状态与流程等大量信息经过低时延传输,映射为实时动态的虚拟模型,配合上海电信5G+MEC边缘计算节点的高速运算能力,从而智能模拟出细胞库的运行情况,实时监测、诊断其健康状态,使得预测性维护成为可能。此外,上海电信还与原能细胞协同开发了远程运维平台,以实现异地细胞库的自动化设备管理和远程运维,助推原能细胞开启了国内生物样本存储行业的“智能+移动”服务新模式。

在国内首个临床级无人值守全自动5G细胞库,上海电信运用5G成功赋能生物样本存储装备服务新模式创新,“智能装备+5G+工业互联网平台”的方式,对于提升医院、医疗机构、医药研发机构、基因检测机构、生物制药企业生物样本的存储水平,推动生物医药和干细胞治疗产业化的发展具有重要意义。未来上海电信将持续构建基于5G的应用场景和产业生态,推动5G技术融入社会诸多行业的生产、运行中去,为上海打造“数字之城”、“智慧之城”提供无限的可能性。