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我國分析儀器及應用的發展現狀和最新進展

   日期:2019-06-10     來源:中國科學院上海生物工程研究中心    作者:李昌厚    瀏覽:870    
核心提示:  我們國家非常重視科學儀器研發和應用方面的工作;十五期間國家對儀器撥款總共約一個億RMB左右;十二五期間,國家投資70多億RMB

  我們國家非常重視科學儀器研發和應用方面的工作;“十五”期間國家對儀器撥款總共約一個億RMB左右;“十二五”期間,國家投資70多億RMB,有的一個項目就有1.2億以上(含自籌);“十三五”國家的支持力度更大,有的一個項目1.4億RMB以上(含自籌)。目前,我國科學儀器及其應用的發展,正在蒸蒸日上。

  由于科學儀器是“四兩撥千斤”的產業,發展前景非常廣闊。基于它在國家的科技、經濟、國防、民生和社會發展中戰略地位的重要性,在“農、輕、重、海、陸、空、吃、穿、用”各行各業,無所不在,無所不有。所以,加速科學儀器產業發展已成為世界各國關注的重點之一。本文簡單介紹我國科學儀器和應用發展的有關情況。

  一、光譜儀器

  從原理角度講,光譜儀器可以分為:吸收光譜(紫外吸收、可見吸收、紫外可見吸收、氣相分子吸收、紅外吸收、原子吸收等)、發射光譜(熒光、拉曼、微波等離子體等)、旋光光譜等;從應用角度講,可分為分子光譜(紅外、紫外、可見、紫外可見、旋光、氣相分子、熒光、拉曼等)、原子光譜(原子吸收、原子熒光等)。

  據作者初步統計,目前國際上的光譜儀器達20多種。但是,使用最多、覆蓋面最廣、最具有代表性的光譜儀器是紫外光譜、紅外光譜、原子吸收光譜等。此外,如今的激光拉曼光譜和近紅外光譜的發展也非常火爆。

  1、紫外分光光度計

  特別值得提出的是,目前在我國的應用領域中,覆蓋面最廣的紫外光譜儀器市場情況如下:排名居首的是島津公司,居第二位的是國產的紫外儀器——北京普析通用,其紫外光譜儀器在中國市場上占比高于安捷倫、日立、珀金埃爾默等;可喜的是在我國應用領域,全球的紫外光譜儀器生產商所占市場的前10名中,我國占4名(40%),這是一個很值得高興的現象。

  2、拉曼光譜儀

  雖說拉曼光譜儀器,目前國內市場還不大,但是目前有近20家在研發生產各類激光拉曼光譜儀器。它在食品藥品、環保等領域的測量、質量檢驗等方面,將很快達到一定規模和水平。

  3、近紅外光譜儀

  從近紅外光譜儀器的發展情況看;雖說近紅外光譜的市場很大。但是,品牌分布比較分散,呈現眾多品牌各有一定市場占有率的情況,而且沒有任何一家有超過20%的市場占有率。不過,雖說目前近紅外的發展還不盡人意,但是,國產近紅外產品發展趨勢很好。

  4、原子吸收光譜儀

  目前AAS在水質中的微量重金屬(As、Hg、Cd、Cr、Cu等)檢測方面非常受用戶的青睞。例如:水中Cu大于1.5mg/L會有苦味;Cu對冠心病影響很大;水中Cu超標會抑制藻類生長,影響水產養殖;特別要注意的還有飲用水中的Hg、As等對人類危害特別大,都是致癌的微量元素。

  為什么AAS在分析檢測工作中倍受青睞?一是價格便宜、性價比高;二是操作比較簡單;三是靈敏度較高。所以,廣大科技工作者應該重視AAS的應用發展情況。很多第三方檢測機構都在大量使用AAS,目前發展很快值得大家高度重視。

  在整個光譜檢測儀器的發展和進展方面,特別應該指出的是,近幾年來,我國的新型光譜儀器不斷涌現。例如:上海安杰公司具有知識產權的氣相分子吸收光譜儀;南京簡智公司的便攜式差分拉曼光譜儀;北京西派特的ExR510激光拉曼光譜儀;還有,常州盛奧華公司的多種新型的水質檢測光譜儀等。總之,我國的光譜儀器研發、應用的進展令人驕傲和自豪。

  二、色譜儀器

  在國產色譜儀器方面,氣相色譜(GC)已經有幾十家在生產,并且產品都比較成熟,基本上都能滿足使用要求。例如:浙江福立的GC,質量很好,與國外同類產品可以抗衡,他們的HPLC也發展很快;又如:大連的依利特公司,上海的通微、伍豐等公司的產品比較齊全,都能滿足使用要求;上海通微的高檔色譜儀器(毛細管色譜、電色譜、HPLC等),主要銷往國外,以對研究工作要求很高的國外著名大學為主要對象,他們的液相色譜、電色譜都處于國際領先地位;上海伍豐公司的HPLC,可靠性很好。總之,中國的色譜儀器發展的形勢很好。

  1、HPLC儀器及其最新進展

  液相色譜儀器,近幾年發展特別快,令人耳目一新。許多過去用紫外光譜做的分析工作,紛紛改為HPLC,不管是藥品、食品、醫療、衛生、農業、環保等各個領域都是如此。因為它可以對復雜體系進行分離、分析、檢測,值得大家重視。

  最近幾年,HPLC需求量猛增。我國對各類HPLC的年需求量在10000臺以上。全球每年需求約55億美金以上。目前,在我國的、有一定規模的國外生產廠商及代理商有幾十家,國內生產廠商20家左右;國產HPLC受外國人青睞,但是,國人迷信外國產品,令人費解。

  不過,色譜儀器目前面臨三大挑戰:高分辨率、高分離速度、高靈敏度。所以,目前新型的HPLC儀器不斷涌現。具體體現在:

  1)二維及多維HPLC大發展:美國和日本生產的納升級二維HPLC,組合了納米微柱和二維HPLC色譜技術,可以直接用于蛋白質組學、基因組學研究工作;

  2)毛細管和納升HPLC的發展,可進行微柱、毛細管柱和納升柱三種微柱液相色譜分析工作;

  3)超高壓液相色譜儀(UHPLC ),自從2004年WATERS公司推出 UPLC后,JASCO、AGILENT、THERMO-FISHER SCIENTIFIC、SHIMADZU、HITACHI都先后推出了各自的超高效液相色譜儀。UHPLC每套10萬美金左右,去年在我國銷售約1000臺,共計1億美金!

  4)特別值得提出的是:上海通微公司,近幾年成功的完成了《加壓毛細管色譜儀》國際首創,還完成了《定量毛細管電泳儀》,也是國際首創(一般毛細管電泳儀,定量分析精度很差)。并且,《高效微流電色譜儀器與應用》的研發項目,被國家科技部列為國家十二五重大攻關項目,目前已經通過國家驗收。它可以與UHPLC抗衡,其柱效比UHPLC高10倍,5秒鐘可以分離5個芳香烴,總體優于UHPLC,又是一個國際首創。我想,這些業績,值得分析工作者高興。

  2、GC儀器及其應用最新進展

  長期以來,GC久銷不衰。最近幾年,GC需求量猛增,我國的需求量達到15000臺以上。特別在酒類等揮發性的物質分析檢測方面使用非常廣泛。另外,在聯用儀器發展中,GC也大顯身手,如GC-IMS(IMS 離子遷移譜)、GC-MS等。

  前面講的浙江福立、上海儀電、北京東西分析等的GC都可以滿足使用要求,并且有些完全可以與國外抗衡。

  特別值得提出的是色譜數據處理系統,上世紀80年代以前,色譜分析“一天操作三天處理數據”,小峰往往只能“視而不見”;90年代起出現色譜數據處理機,大大減輕工作量但功能有限;而目前的色譜工作站不僅處理數據,更能反控儀器的運行,色譜分析開始進入“傻瓜”時代;結合自動進樣器,目前色譜儀器已經步入自動化或智能化時代。隨后,以HP-6890N為代表的“網絡型”色譜儀開始流行,結合數據庫技術,色-質聯用分析結果也就有了在線聯機檢索的便利。我國福立公司的GC-9720型儀器打出了“云”的概念,指標與HP-6890幾乎一樣。鑒定會上得到了專家們的高度贊揚。從此,色譜分析不再高深莫測、繁雜難耐的時代過去了。

  3、薄層掃描色譜儀器及其應用的最新進展

  上海科哲儀器公司是目前世界上薄層掃描色譜儀器研發生產的三大品牌公司之一;他們生產多種型號的薄層掃描色譜儀器,銷往國內外有關應用單位,用戶反映質量和可靠性很好;科哲公司最新的、最具代表性的品牌是3500Plus型全功能薄層掃描色譜儀器,是目前國際同類產品中的佼佼者。

  三、質譜儀器

  目前,國內有10多家公司在研發MS、ICP-MS、GC-MS等儀器,不過基本上都與國外同類產品存在一定差距,需要努力趕超。

  比如,雖然市場上已有不少國內外ICP-MS生產廠家及產品,但目前ICP-MS絕大部分市場份額被安捷倫、賽默飛、珀金埃爾默三家公司瓜分。

  不過值得一提的是,廣州禾信公司的飛行時間質譜表現突出,已經銷往美國和德國等發達國家。

  四、總結

  目前,我國光譜、色譜等儀器的生產,主要分布在以下企業:普析通用:產品涉及光譜、質譜、色譜等,以光譜為主,包括各類AAS、各類UVS、各類原子熒光光度計和形態分析儀器;海光:是中國最早的原子熒光光度計生產企業,其原子熒光光度計市場保有量已達到數萬臺。近年來,不斷推出新品,同時也在生產AAS和測汞儀、流動注射等;福立:色譜儀器以GC為主,包括AAS、UVS等;天瑞:產品涉及光譜、色譜、質譜等;聚光:產品涉及光譜、色譜、質譜等,以環保儀器為主;天美:AAS、UVS、離子色譜等;瑞利:光譜產品包括-AAS、原子熒光光度計、UVS、多通道直讀光譜儀器等,以及生化儀器;東西分析:AAS、GC-MS等;儀電:光譜、色譜;海能:全自動定氮儀、微波消解和離子遷移譜等。特別是兩家新上市(新三板)的企業:海能、福立,前景非常廣闊。此外,還有南京簡智、合肥領譜、北京西派特、上海如海光電等拉曼光譜廠商發展勢頭也很好。

  近年來,我國每年巨額的科研固定資產投資中,有60%用于設備進口,部分領域高端儀器100%依賴進口。但是外國人大量賺中國人錢的儀器,不是那些高端的儀器;而是那些普及型、常規型的基礎光譜、色譜儀器;例如:各種紫外儀器(年需求量約10000臺以上)、原子吸收(年需求量約4500臺以上)、原子熒光光度計(需求量每年3000臺左右)、液相色譜(年需求量約10000臺以上,可惜中國有20多家企業生產HPLC,但是,市場占有率只有20%左右)、氣相色譜(年需求量約15000臺以上)。這些常規儀器需求量很大,它們是外商賺中國人錢的主要目標。

  雖然特別高端的儀器市場沒有常規儀器大。例如:高端激光Raman、高端原子吸收、高端傅里葉紅外、高端質譜等等。它們的市場小,賺錢很有限。但是,它們是科研創新的先行或首要條件之一,我們仍應該高度重視之。

  據作者所知,近幾年來,我國光譜、色譜、質譜等儀器的研究和開發取得了很多成果。例如:國家“十二五”的重大攻關項目:國際首創的便攜式薄層掃描-激光拉曼光譜聯用儀、國際先進的ICP-MS、國際先進的飛行時間質譜、國際首創的高效微流電色譜等,都已經通過國家驗收。此外,普析通用的T10系列紫外可見分光光度計、A3型AAS,海光、普析、瑞利等的原子熒光、形態分析儀;聚光的智能型便攜式直讀光譜儀和環保儀器、在線檢測儀器,屹堯、海能的定氮儀、微波消解儀,浙江福立的GC,禾信的飛行時間質譜,簡智及西派特的拉曼等都達國際先進水平。

  我們應該看到這些成就,不要迷信國外產品,要有自信。現實情況并不是像外國人或某些中國人說的“中國的儀器總是比外國的差”。雖然我們在高端儀器方面確實存在一些問題,例如:高端質譜、高端色質聯用、高端傅里葉紅外、高端激光拉曼等差距很大。但是有很多國產常規、普及型的儀器大大優于進口儀器。

  除前面講的那些國產儀器外,還有很多很多,中國人要為中國爭氣。我們要努力開發更多的、市場需求的、可靠性好的、常規儀器產品。

 
標簽: 分析儀器
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