科创中国

随着新冠疫情爆发，我国多地医药物资紧缺，药品配送困难重重。药品配送是冷链物流中重要的一环，其可以分为两类，一类是普通药品常温配送，另一类是疫苗类药品低温配送。根据医药行业发布的《必须冷链运输的药品名单》，绝大多数需要低温配送的药品温度区间在2 ℃~8 ℃间。药品是人类预防和治疗疾病的重要武器，冷链运输设备和技术在药品配送环节是亟需解决的痛点。 现阶段，我国冷链运输设备主要是机械式冷藏车，其规模化、密集化发展程度较低，信息化、自动化等技术应用较少，对运量小的疫苗等药物而言，易出现“大车送小货”的现象。为了避免这一现象，医药冷藏箱的应用显得尤为重要。 同时，由于新冠疫苗2℃～8℃的储存特性，常规冷链运输（蓄冷）技术在医药冷链领域存在局限性。对于应用蓄冷材料的冷藏箱，不能只为了提高蓄冷时长增大相变材料的使用量，需要时刻关注箱内温度场的分布，既要防止箱内温度超过8 ℃失却冷藏功能，更要防止其低于2 ℃造成冷量浪费。因此，将蓄冷技术与保温箱相结合的组合蓄冷板式冷藏箱越来越受到关注。

本成果对医药冷藏箱和组合式蓄冷板进行了系统的设计，以组合式相变蓄冷取代单一蓄冷剂制冷，对组合蓄冷板的性能表现和蓄冷板在医药冷藏箱中的摆放位置进行实验，研究医药冷藏箱在2℃～8℃条件下热性能的影响。 首先搭建了实验平台，依据组合式蓄冷原理设计医药冷藏箱和组合式蓄冷板，从等质量方案和等相变潜热方案的角度分别比较蓄冷板中相变材料（水、正十四烷、CaCl2·6H2O两两组合）内壁温度变化、蓄冷时长的表现，发现蓄冷板内层采用1.5 kg正十四烷、外层采用1.5 kg CaCl2·6H2O的等质量组合方案性能最优。在此基础上对比了性能最佳的蓄冷板在医药冷藏箱中不同摆放位置（两侧平放、两侧叠放、对角摆放、四周摆放）工况下，在2℃～8℃条件下的蓄冷时长、温度平均值、最不均匀系数和释冷速率。结果表明：等质量组合方案的蓄冷板在两侧叠放时，箱内温度最均匀。在冷藏箱投入使用前，需要将箱内温度从环境温度预冷降低至冷藏区间温度，为此利用ICEPAK对冷藏箱进行预冷，模拟研究了冷藏箱在冷库预冷和半导体制冷片两种预冷方案下的预冷效果。考虑到温度均匀优先原则，两侧叠放的等质量组合方案的蓄冷板蓄冷效果最好。

技术优势具体表现：一、本成果设置四种参数指标，对冷藏箱热性能评价有着重要的作用，有利于医药冷藏箱的创新和发展。其中，蓄冷时长体现了医药冷藏箱可使用时间的长短，直观表现了医药冷藏箱的蓄冷能力；温度平均值和最不均匀系数在空间角度上反映了医药冷藏箱内的温度分布情况，为优化箱内温度场分布起到了均匀箱内温度的作用；释冷速率在时间角度上体现了医药冷藏箱内的平均温度达到稳定的时长，可以评估医药冷藏箱是否能够快速提供冷量，从而维持药品活性。二、实验以组合式相变蓄冷方案取代单一蓄冷剂制冷，提高了组合式蓄冷板的释冷速率，优化了医药冷藏箱的温度场分布。三、在冷藏箱投入使用前，需要将箱内温度从环境温度预冷降低至冷藏区间温度，为此需要对冷藏箱进行预冷，针对国内医药冷链预冷方案的空白，利用ICEPAK模拟研究了冷藏箱在冷库预冷和半导体制冷片两种预冷方案下的预冷效果。 经济优势具体表现：组合式蓄冷实验的相变材料（水、正十四烷、CaCl2·6H2O）价格适中、便于获得，相变温度彼此间有一定的差值，总体性价比高。

本产品适用于冷链配送药品、疫苗等用途。

本团队由三位成员组成，分别是陈俊文、王瑜和成峰。其中，团队负责人为王瑜副教授，现任南京工业大学城市建设学院院长助理，主要研究方向为高效相变换热技术、特种装备及密闭有限空间环境控制技术、制冷系统设计与优化、数据机房液冷技术。曾主持纵向项目8项，参与横向项目4项。发表论文25篇，其中以学校为第一单位发表SCI收录10篇，国家发明专利申请105项、实用新型专利65项、申请国际专利2项。曾获得2020年南京工业大学青年教师授课竞赛一等奖。 团队联系人为陈俊文，现就读于南京工业大学城市建设学院土木水利（暖通）专业。以一作的身份发表了2篇全国会议论文和1篇中文期刊论文，另有1篇中文核心期刊在投。申请发明专利2项，其中授权发明专利1项。以共一的身份获得了首届国际大学生现代竹结构设计大赛一等奖，以参赛者的身份获得了2022年第五届江苏省制冷学会创新创业大赛“天加杯”二等奖。 团队里的核心成员成峰实验经验丰富，以一作的身份发表了1篇全国会议论文和1篇中文期刊论文，以学生一作的身份发表了1篇中文核心期刊论文。曾主持2020年江苏省研究生科研与实践创新计划项目，申请实用新型专利4项。

疫情肆虐，对全球经济、生活都造成了极大的影响。因此，新冠疫苗一经上市，就引发了极大反响。各地加速推进疫苗接种，以期尽早结束这场疫情。在大规模疫苗接种的背后，是对疫苗冷链的巨大需求，作为终端存储设备的医用冷藏箱，市场需求急剧增加。除此以外，公共医疗卫生服务体系建设加快等因素也在共同推动市场的需求快速增长。然而，由于药品质量要求较高，药品配送在冷链运输行业存在一定的研发、技术等壁垒，我国高端市场仍由外资企业占据主导地位。本成果设计的组合式蓄冷板是常规蓄冷技术改造创新的产物，随着国内企业研发能力提升，以及全球订单向国内转移，我国市场迎来了良好的发展时机，高端产品国产替代步伐加快，有望打破外资企业占主导市场的现象。进一步提高相变蓄冷式冷藏箱的热性能表现，研究性能更佳的蓄冷设备，提高医药冷藏箱的热性能表现，能够更好地实现医药药品全过程冷链，其盈利前景可观。

希望以共同研发的方式与企业合作。