分析仪器技术工艺发展趋势分析（分析仪器项目市场投资可行性研究报告-节选）

第一节 产品技术发展现状

一、市场上销售分析仪器的技术状况

我国自己生产的分析仪器近年来已经有很大提高。一些中档仪器的主要技术指标已经接近国外著名厂家生产的仪器。如紫外-可见分光光度计、火焰原子吸收分光光度计、气相色谱仪等。国产分析仪器的差距主要表现在：

1、具有完全自主知识产权的产品很少，原理性创新的仪器几乎没有。光谱方面主要仪器（原子荧光光度计和MPT光谱仪）真正拥有自主知识产权很少。

2、稳定性和可靠性较差。估计，国产仪器的平均无故障运行时间要比国外主要仪器厂家的产品低约12个数量级。

3、性能较差，个别品种的仪器，甚至其性能是否真正达到其本身所标称的水平都值得怀疑，如个别采用齿轮机构扫描的红外分光测油仪。

4、产品的技术更新周期长。国外产品是几年换一代，国内产品是多少年一贯制。

二、科技界对于分析仪器技术研究现状

我国分析仪器在经历了一段我国社会从计划经济向社会主义市场经济转型初期的低潮期之后，分析仪器技术快速发展。但是，如果站在全球的角度来看问题，则我国分析仪器界在技术方面与国际先进水平相比差距还是很大的，这主要表现在如下几个方面：

1、跟踪国外技术多，原始创新技术（很）少。

2、技术原理研究多（原理样机多），技术的工程化研究少（产品样机少）。

3、中低档仪器技术多，高档仪器技术（很）少。

4、一般技术研究多，关键技术（如中阶梯光栅、紫外增强CCD检测器等）研究少。

第二节 几种有价值的分析仪器技术

1、常压离子化质谱技术

采用传统的质谱分析技术，样品一般都需要作一定的预处理然后才能进行离子化，有时还需要在真空中进样，或者利用激光器或者高压电源进行离子化，因此操作较繁杂，容易发生污染、损失、引入副反应，还有一定的危险性（高电压、强辐射），更难以实时获得分析结果。

最近几年来，在质谱分析中实现常压离子化和实时分析方面取得了引人注目的成功。特别是直接实时分析（Direct Analysis in Real Time，DART）离子化源和电喷雾解吸离子化源（DESI）。它们都可在常压下对样品进行直接离子化，与相应的质谱仪联用就可容易地实现气、液样品和固体表面样品的直接实时分析，因而被认为是质谱分析技术发展中的下一个“量子跃迁”，值得予以格外关注。

2、液相色谱用CACD检测器

液相色谱分析是应用最广泛的分析技术之一。2004年在我国销售的液相色谱仪已超过4400台，按台数计位列分析仪器第三(第一、第二位为紫外、可见分光光度计和原子吸收分光光度计)。

随着生命科学重要性的不断提升，液相色谱分析技术的应用必将越来越广泛。但是传统的液相色谱仪缺乏像气相色谱仪用的氢火焰离子化检测器那样既灵敏又通用的检测器，影响了其进一步推广应用的步伐。CACD(Corona Aerosol Charge Detector)检测器则是这方面的一个突破。液相色谱柱的流出液先雾化并经过干燥后形成不含溶剂的气溶胶微粒，同时，第二路气流在放电室经电晕放电产生正、负荷电粒子，其正离子被气溶胶微粒吸附后继续随其他粒子一起向前运动。经过负电荷离子阱时，残留的带负电荷的电子被除去，最后将只有中性气体分子和带正电荷的气溶胶微粒能够进入检测室，而只有后者能够最终被电荷收集器检测。由于检测电流的大小只与进入检测室的气溶胶微粒数目有关，而与相关组分的分子量大小无关，因此，其检测信号的大小与分子种类无关，是一种很好的通用检测器。这种检测器不仅灵敏度高，而且重复性好，适用范围广，动态线性范围宽，更重要的是它对各种化合物的响应基本一致，这对于那些目前还得不到标准物质的天然物质的定量分析尤其有特殊重要的意义，因为由于CACD检测器的这一特性，人们就可以选用质量数相近的已知化合物标准制作校正曲线对分子量不一样的欲测组分进行定量分析，而不必有会否产生太大误差的担心。

3、液体微透镜技术

许多成像仪器都需要有一套精密的变焦成像系统。传统的变焦系统都需要多个透镜和较复杂和精密的机械调焦系统，很难微型化。由法国科学家发明的以“电浸湿技术”为基础的液体透镜采用折射率不同且互不混溶的两种液体，制作出了具有高光学质量且不含活动部件的独特变焦透镜，其最小尺寸可达10μm。此种透镜不仅成像质量好、体积小、价格低而且耗电量小（0.1μJ）、变焦速度快(ms)、耐温范围宽（-40至+50摄氏度）、寿命长，因此有望使此前因成本或尺寸因素而无法实现的照相机及成像应用成为可能。液体微透镜的焦距还可通过其他环境因素（如pH、离子强度、表面化学组成、温度等）的改变而改变。因此，可用于相应参数的检测。例如，在生物医学领域，这一特性已经被成功地用于物料萃取、温敏开关、细胞分离与培养、固定化细胞或固定化酶、药物的控制释放和靶向药物等领域。

4、量子点技术

半导体纳米粒子（也称量子点）由于其量子限域效应和尺度效应，具有许多独特的光电性质：它们都发很强的荧光，而且其荧光发射峰窄而对称，吸收峰则宽而平坦；荧光发射波长则可通过改变量子点的大小加以调节；有机染料所常见的光退色现象在这里也很不明显；具有水溶性和生物相容性，利于在生物医学领域应用等等。量子点的这些独特性质已被用于疾病（例如癌症）诊断；量子点编码微球与微芯片流式细胞术的结合，则可用于复杂样品中多种病原体的同时检测；作为荧光标记物，量子点又可用于蛋白质等生物大分子的检测；将量子点与荧光共振能量转移技术（FRET)相结合，则可做成超灵敏的单量子点DNA纳米传感器，不需作任何分离即可对复杂样品中很低浓度（<50拷贝）的目标蛋白质进行测定，此法已被成功地用于卵巢癌的早期临床检测。

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

现代分析仪器是基于多学科的高科技产物。既得益于各种技术成果，又接受其挑战，特别是微电子技术和计算机科学的巨大进步，已成为分析仪器飞跃发展的巨大推动力，其发展趋势可概括为如下几点：

1、微型化、自动化和智能化

采用计算机实现自动化，并基于高超的软件技术提高仪器性能，于是涌现出一大批体积小、自动化程度高的分析仪器。且因价格便宜，这些仪器逐渐走向小型研究室和生产实验室。

如日本岛津公司的FTIR-28201PC/8601PC和FTIR-28201A/8101A，美国HP公司的质量选择检测器(MSD)和Finnigan公司的离子阱(ITD)，英国V-G公司的Trio-IS台式质谱计和荷兰Philips的XL系列台式扫描电镜等都属于这一范畴。

分析仪器智能化是指仪器具有随外界条件变化确定应有的正确行为的能人(拟人应变力)。现代分析仪器几乎都配有一台计算机。仪器在计算机系统支配下，能自动收集、选择、理解外部信息，并能根据信息的变化去模拟人的思维，确定仪器最佳工作方式、工作条件，最终获得满意的分析结果或提供最佳监控输出信号。因此，智能化分析仪器具有感知外界信息的传感器，有能对信息进行快速自动处理的计算机硬件系统。更重要的是配有能综合信息，在理解、推理、判断、优选的基础上，能模拟人的智能的软件设施。

2、灵敏度要求愈来愈高

近年来超分子化学识别理论的深入普及，仪器分析方法的选择性已由经典意义拓展至手性水平。无疑，分析方法灵敏度的提高更实际更重要。可以说是21世纪现代仪器分析科学的主攻方向。当然，灵敏度提高包括有化学和物理两种途径。如建立新的检测原理，也必然涉及仪器和相关技术改进。灵敏度提高的最终目标是实现单原子(分子)检测。单分子(原子)检测是21世纪的主攻方向，是提高仪器分析方法灵敏度研究的动力之一，提高信噪比也是提高灵敏度的关键。

3、仿生化和进一步智能化

上个世纪分析科学的发展可以概括为：50年代仪器化，60年代电子化，70年代计算机化，80年代智能化，90年代信息化。21世纪将是仿生化和进一步智能化。

分析仪器的核心是信号传感。例如：化学传感器逐渐发展小型化、仿生化、诸如生物芯片，化学和物理芯片、嗅觉(电子鼻)、味觉(电子舌)、鲜度和食品检测传感器等。生物传感器正在各学科领域，如医学、临床、生物、化学、环境、农业、工业甚至机器人制造等方面得到广泛应用。生物传感器大体有5种：酶传感器、组织传感器、微生物传感器、免疫传感器、场效应(FET)生物传感器等。其原理都是基于电化学、光学、热学等构成。其探头均由两个主要部分组成，一是对被测定物质(底物)具有高选择性的分子识别能力的膜所构成的“感受器”；二是能把膜上进行的生物化学反应中消耗或生成的化学物质或产生的光和热转变为电信号的“换能器”。所得的信号经电子技术处理，即可在仪器上显示和记录下来。

4、维数愈来愈多

光谱仪器的维数是指光谱仪器的各个系统都可配有不同组件，这些组件可以串联，也可以并联，并联时可任意选用。如原子光谱进样系统，可同机配有气溶胶引入、FI、色谱仪、激光烧蚀等组件供选用。现代仪器分析不仅要准确，还要求快速，所以要求更多的维数。

5、由通用型向专用型转化

为满足生物工程领域对分析仪器特殊要求，便出现面对生物大分子研究用质谱仪。如英国V-G公司的BIO-Q四极质谱仪，它基于生物分子含有离子基团，能产生多电荷离子，因而质荷比（m/e）低。在采用串联质谱法，使质量范围扩展到几个数量级。该公司1993年又推出新一代台式电喷雾LC-MS，可专用于快速测定蛋白质和肽序列。与此类似的还有美国P-E公司的APIⅢ型LC/MS/MS系列。

美国尼高力公司最新推出的增强型整体化红外油质分析系统，也是专用型仪器。除FT-IR油质分析仪外，该公司还有FT-IR气体分析仪、FT-IR汽车尾气分析仪、FT-IR半导体材料分析仪等。

过程分析仪器近来受欢迎。现代化学工业朝着大规模、高质量方向发展，迫切要求生产过程中连续检测中间产物和最终产品特性的在线分析监测仪器。近来许多国家相继推出各种过程分析仪器。如美国P-E公司的PIONIR1024工艺流程近红外分析仪是专门为炼油工艺而设计的，可在炼油过程中在线监控辛烷值、沸点及其他理化参数。该公司的另一台Perstrop近红外流程分析仪专用于制药、塑料、纺织、食品等工业流程的实时监测。英国Unicam公司610GC系统是流程在线监测系统，可用于半导体、石油工业的在线流程监测。

6、各种联用技术层出不穷

分析仪器原理不同，功能不同。如色谱类仪器有较高分离能力，但无鉴别能力；红外、核磁、质谱等有极高鉴别能力，同样无分离能力。二者联机，互为补充，相辅相成，各显神通，可谓完善。有机质谱与气相色谱联机率先推出，广泛普及。紧随其后是LC-MS。LC-MS接口已从传送带式发展成热喷雾式（thermo spray）、等离子体喷雾式（Plasma spray）及粒子束（Particle beam）接口等。稳定同位素质谱（IRMS）与气相色谱的联用仪，极大地扩展IRMS的应用领域。美国Finnign公司、P-E公司，英国VG公司等先后推出各种商品仪器。例如：GC-IR-MS（气相色谱-红外质谱），GC-MES（气相色谱-微波等离子体发射光谱），GC-MS-FTIR（气相色谱-质谱-傅立叶变换红外光谱），SFC-NMR（超临界流体色谱-核磁共振波谱）。

7、生物医学分析仪器将成为热门

广义生物医学领域，主要包括生态平衡、环境保护、生物化学、医疗诊断、健康保健、医药制造、毒品检验、食品饮料等部门。为其研制开发各类生物医学分析仪器，已成为中国和世界市场的热门。

仅以环境分析为例。环境分析发展与整个痕量分析的发展分不开。其特点之一是各种新技术，尤其是微处理计算机技术与原来的仪器分析手段的结合；二是与其他学科的相互渗透。例如，超临界流体色谱，虽然超临界流体在化学分离中的应用是固有的技术，但与现代化学技术，特别是计算机技术的成功结合，制成现代化的超临界流体色谱仪（SFC），才引起分析界的兴趣。近年来，商品毛细管SFC仪问世，在环境分析中得到广泛重视，市场已热起来。

根据美国洛杉矶的市场研究数据，环境分析仪器市场的每年增长率在14%以上，1994年达22.5亿美元，大气、饮用水和废水的环境监测仪器最受重视和欢迎。在1992年的Pittcon展览会上，为环保、生物学、医学、农业和食品市场而推出的各种分析仪器占突出地位，洽谈购买推销的场面热闹非常。

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