36氪獲悉,蘇州普思影醫(yī)療近日完成近億元A輪融資,由常春藤資本領(lǐng)投,老股東東軟資本持續(xù)追加注資,小明科技跟投。本輪融資將用于加速低氦虹吸導(dǎo)冷技術(shù)PhaseXCool?在超導(dǎo)磁體裝置上的產(chǎn)業(yè)化落地及拓展,包括醫(yī)療磁共振(MRI)設(shè)備、工業(yè)磁拉單晶超導(dǎo)磁體系統(tǒng)、精密科學(xué)儀器三大領(lǐng)域。
普思影醫(yī)療創(chuàng)始人倪志鵬博士的職業(yè)軌跡,圍繞著“超導(dǎo)磁體”這一核心。在中國(guó)科學(xué)院等離子所、中科院電工所、飛利浦醫(yī)療、東軟醫(yī)療等機(jī)構(gòu)任職期間,多次在超導(dǎo)磁體研發(fā)方面取得突破。2019年,他作為首席科學(xué)家,主導(dǎo)科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“低液氦低溫超導(dǎo)磁體研發(fā)”(項(xiàng)目編號(hào):2019YFC0117500)項(xiàng)目。
磁共振成像(MRI)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷的基石,其核心部件超導(dǎo)磁體必須在零下268.95攝氏度(4.2K)以下的極低溫環(huán)境中才能工作。傳統(tǒng)技術(shù)營(yíng)造低溫超導(dǎo)的方法是,將超導(dǎo)線圈系統(tǒng)浸沒(méi)在裝滿液氦的“浴缸”里。
這種低溫獲取方式是穩(wěn)定可行的,但背后卻是高昂代價(jià)和巨大風(fēng)險(xiǎn)。首先,液氦是不可再生的稀缺戰(zhàn)略資源,中國(guó)的氦資源95%以上依賴進(jìn)口,且主要來(lái)源于美國(guó)和俄羅斯等地區(qū)。若國(guó)際地緣政治沖擊液氦供應(yīng),將直接沖擊中國(guó)高端醫(yī)療裝備制造的命脈。
其次,成本高昂。近年來(lái),液氦價(jià)格已從過(guò)去的二三十元/升飆升至兩三百元/升。在運(yùn)行的全生命周期,一臺(tái)3.0T的磁共振設(shè)備需消耗數(shù)千升液氦,成本高達(dá)數(shù)百萬(wàn),幾乎與設(shè)備的物料制造成本相當(dāng)。這筆費(fèi)用給患者、醫(yī)院、醫(yī)保都帶去了極沉重的負(fù)擔(dān)。
多年前,全球醫(yī)療影像三巨頭GE、Philips、Semens(GPS)便預(yù)見(jiàn)到上述困境,并斥巨資研發(fā)下一代低液氦技術(shù)。如今,GPS的低液氦磁共振設(shè)備正作為高端產(chǎn)品線銷售。
倪志鵬博士創(chuàng)立的普思影醫(yī)療,目標(biāo)便是研發(fā)國(guó)產(chǎn)的低液氦超導(dǎo)磁體技術(shù),實(shí)現(xiàn)技術(shù)跨越。其自主研發(fā)的PhaseXCool?技術(shù),通過(guò)氦的氣液相變實(shí)現(xiàn)了GM冷頭與磁體內(nèi)部關(guān)鍵部件的有效換熱,液氦在蒸發(fā)過(guò)程中吸收熱量,再經(jīng)GM制冷機(jī)冷凝回流,實(shí)現(xiàn)磁體的穩(wěn)定運(yùn)行。
普思影醫(yī)療研發(fā)的新一代低液氦磁體,核心突破是擺脫了對(duì)液氦過(guò)度依賴,直接利用GM制冷機(jī)二級(jí)冷頭(3–4K)作為冷源,通過(guò)低氦虹吸導(dǎo)冷技術(shù),對(duì)磁體冷質(zhì)量(包括:超導(dǎo)線圈、超導(dǎo)開(kāi)關(guān)和超導(dǎo)接頭等關(guān)鍵部件)進(jìn)行高效換熱,實(shí)現(xiàn)大型超導(dǎo)磁體的快速穩(wěn)定的極低溫環(huán)境獲取,保證了超導(dǎo)磁體在低液氦消耗的情況下,依然能穩(wěn)定運(yùn)行在4.2K液氦溫區(qū)以下。這一過(guò)程依賴密閉管道與換熱器的精密設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)氣液兩相循環(huán)的自驅(qū)動(dòng)冷卻。
這種創(chuàng)新技術(shù)路徑的難點(diǎn)在于:沒(méi)有液氦的天然包裹,所有核心部件必須依靠管路均勻高效換熱,否則容易出現(xiàn)局部溫升,影響超導(dǎo)磁體的穩(wěn)定性。為此,研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出了一套優(yōu)化算法,不僅能滿足10 ppm級(jí)別的磁場(chǎng)均勻度,還能控制磁場(chǎng)的球面諧波分布。在為低溫管道預(yù)留空間的同時(shí),依舊保持高質(zhì)量成像所需的磁場(chǎng)性能。
此外,新技術(shù)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也進(jìn)行了減重優(yōu)化。通過(guò)取消傳統(tǒng)線圈骨架、采用輕量化連接結(jié)構(gòu)件,顯著降低了“冷質(zhì)量”,減少了制冷機(jī)負(fù)擔(dān)。整機(jī)重量較傳統(tǒng)磁體下降近一半,從4.5–6噸減至約3噸,大幅降低了制造和裝機(jī)的門檻。
對(duì)醫(yī)院而言,這意味著基建要求降低、安裝更靈活,使用維護(hù)成本也同步下降。同時(shí),因?yàn)楣?jié)省了巨額液氦成本,磁體的綜合運(yùn)維成本可下降50% 。
再者,全封閉的自循環(huán)系統(tǒng)杜絕了液氦泄漏和失超風(fēng)險(xiǎn),停機(jī)后的恢復(fù)時(shí)間也縮短至傳統(tǒng)設(shè)備的三分之一。
除了在新一代MRI方面的應(yīng)用,這一極低溫、強(qiáng)磁場(chǎng)技術(shù)平臺(tái)還有望應(yīng)用于其他領(lǐng)域。
比如在精準(zhǔn)放療領(lǐng)域,將磁共振與放療設(shè)備(直線加速器)結(jié)合的MR-Linac,是目前最頂尖的癌癥治療設(shè)備之一,國(guó)內(nèi)單套售價(jià)近億元。該裝備所需的分裂式磁共振圖像引導(dǎo)系統(tǒng)技術(shù),也可通過(guò)普思影醫(yī)療的低氦超導(dǎo)磁體平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。
此外,在腦科學(xué)研究方向,7T、9.4T等極高場(chǎng)磁共振系統(tǒng)是研究帕金森、阿爾茨海默等腦部疾病的前沿工具。傳統(tǒng)高場(chǎng)設(shè)備因其巨大的液氦消耗和維護(hù)難度而成本高昂,新一代低液氦技術(shù)有望大幅降低使用門檻,加速腦科學(xué)研究發(fā)展。
在工業(yè)領(lǐng)域,其同樣具備可觀的應(yīng)用價(jià)值。半導(dǎo)體與光伏行業(yè)中,芯片制造和N型光伏電池所需的12英寸大尺寸高純度單晶硅,必須采用“磁拉單晶(MCZ)”工藝,而這一工藝的核心就是超導(dǎo)磁體。上述技術(shù)有望為該領(lǐng)域提供磁場(chǎng)更穩(wěn)定、成本更低的國(guó)產(chǎn)核心裝備。
據(jù)倪志鵬規(guī)劃,普思影醫(yī)療將在明年6月前,向國(guó)內(nèi)主要客戶交付首批3.0T低液氦磁共振超導(dǎo)磁體,用于整機(jī)系統(tǒng)的測(cè)試驗(yàn)證。面向工業(yè)領(lǐng)域的磁拉單晶磁體,也計(jì)劃在明年年底前交付客戶測(cè)試。
Grand View Research數(shù)據(jù)顯示,2024年全球MRI設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模已約為71億美元,預(yù)計(jì)到2030年將增長(zhǎng)至 103 億美元。DataHorizzon研究顯示:低液氦MRI市場(chǎng)規(guī)模或?qū)?024年的28億美元擴(kuò)展至2033年的59億美元,增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)明確。這一技術(shù)成功落地,將推動(dòng)國(guó)內(nèi)高端醫(yī)療裝備實(shí)現(xiàn)“核心零部件自主可控”,并推動(dòng)MRI等下沉入縣域醫(yī)院等,降低患者檢查門檻。
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