我國(guó)分析儀器及應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀和最新進(jìn)展

李昌厚

(中國(guó)科學(xué)院上海生物工程研究中心 上海 200233)

我們國(guó)家非常重視科學(xué)儀器研發(fā)和應(yīng)用方面的工作;“十五”期間國(guó)家對(duì)儀器撥款總共約一個(gè)億rmb左右;“十二五”期間，國(guó)家投資70多億rmb，有的一個(gè)項(xiàng)目就有1.2億以上(含自籌);“十三五”國(guó)家的支持力度更大，有的一個(gè)項(xiàng)目1.4億rmb以上(含自籌)。目前，我國(guó)科學(xué)儀器及其應(yīng)用的發(fā)展，正在蒸蒸日上。

由于科學(xué)儀器是“四兩撥千斤”的產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景非常廣闊?；谒趪?guó)家的科技、經(jīng)濟(jì)、國(guó)防、民生和社會(huì)發(fā)展中戰(zhàn)略地位的重要性，在“農(nóng)、輕、重、海、陸、空、吃、穿、用”各行各業(yè)，無(wú)所不在，無(wú)所不有。所以，加速科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展已成為世界各國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)之一。本文簡(jiǎn)單介紹我國(guó)科學(xué)儀器和應(yīng)用發(fā)展的有關(guān)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(jiàn)吸收、紫外可見(jiàn)吸收、氣相分子吸收、紅外吸收、原子吸收等)、發(fā)射光譜(熒光、拉曼、微波等離子體等)、旋光光譜等;從應(yīng)用角度講，可分為分子光譜(紅外、紫外、可見(jiàn)、紫外可見(jiàn)、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(jù)作者初步統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)際上的光譜儀器達(dá)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(fā)展也非?；鸨?。

1、紫外分光光度計(jì)

特別值得提出的是，目前在我國(guó)的應(yīng)用領(lǐng)域中，覆蓋面最廣的紫外光譜儀器市場(chǎng)情況如下：排名居首的是島津公司，居第二位的是國(guó)產(chǎn)的紫外儀器——北京普析通用，其紫外光譜儀器在中國(guó)市場(chǎng)上占比高于安捷倫、日立、珀金埃爾默等;可喜的是在我國(guó)應(yīng)用領(lǐng)域，全球的紫外光譜儀器生產(chǎn)商所占市場(chǎng)的前10名中，我國(guó)占4名(40%)，這是一個(gè)很值得高興的現(xiàn)象。

2、拉曼光譜儀

雖說(shuō)拉曼光譜儀器，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還不大，但是目前有近20家在研發(fā)生產(chǎn)各類(lèi)激光拉曼光譜儀器。它在食品藥品、環(huán)保等領(lǐng)域的測(cè)量、質(zhì)量檢驗(yàn)等方面，將很快達(dá)到一定規(guī)模和水平。

3、近紅外光譜儀

從近紅外光譜儀器的發(fā)展情況看;雖說(shuō)近紅外光譜的市場(chǎng)很大。但是，品牌分布比較分散，呈現(xiàn)眾多品牌各有一定市場(chǎng)占有率的情況，而且沒(méi)有任何一家有超過(guò)20%的市場(chǎng)占有率。不過(guò)，雖說(shuō)目前近紅外的發(fā)展還不盡人意，但是，國(guó)產(chǎn)近紅外產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)很好。

4、原子吸收光譜儀

目前aas在水質(zhì)中的微量重金屬(as、hg、cd、cr、cu等)檢測(cè)方面非常受用戶(hù)的青睞。例如：水中cu大于1.5mg/l會(huì)有苦味;cu對(duì)冠心病影響很大;水中cu超標(biāo)會(huì)抑制藻類(lèi)生長(zhǎng)，影響水產(chǎn)養(yǎng)殖;特別要注意的還有飲用水中的hg、as等對(duì)人類(lèi)危害特別大，都是致癌的微量元素。

為什么aas在分析檢測(cè)工作中倍受青睞?一是價(jià)格便宜、性?xún)r(jià)比高;二是操作比較簡(jiǎn)單;三是靈敏度較高。所以，廣大科技工作者應(yīng)該重視aas的應(yīng)用發(fā)展情況。很多第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)都在大量使用aas，目前發(fā)展很快值得大家高度重視。

在整個(gè)光譜檢測(cè)儀器的發(fā)展和進(jìn)展方面，特別應(yīng)該指出的是，近幾年來(lái)，我國(guó)的新型光譜儀器不斷涌現(xiàn)。例如：上海安杰公司具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氣相分子吸收光譜儀;南京簡(jiǎn)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(zhì)檢測(cè)光譜儀等。總之，我國(guó)的光譜儀器研發(fā)、應(yīng)用的進(jìn)展令人驕傲和自豪。

二、色譜儀器

在國(guó)產(chǎn)色譜儀器方面，氣相色譜(gc)已經(jīng)有幾十家在生產(chǎn)，并且產(chǎn)品都比較成熟，基本上都能滿(mǎn)足使用要求。例如：浙江福立的gc，質(zhì)量很好，與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品可以抗衡，他們的hplc也發(fā)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(chǎn)品比較齊全，都能滿(mǎn)足使用要求;上海通微的高檔色譜儀器(毛細(xì)管色譜、電色譜、hplc等)，主要銷(xiāo)往國(guó)外，以對(duì)研究工作要求很高的國(guó)外著名大學(xué)為主要對(duì)象，他們的液相色譜、電色譜都處于國(guó)際領(lǐng)先地位;上海伍豐公司的hplc，可靠性很好。總之，中國(guó)的色譜儀器發(fā)展的形勢(shì)很好。

1、hplc儀器及其最新進(jìn)展

液相色譜儀器，近幾年發(fā)展特別快，令人耳目一新。許多過(guò)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(yī)療、衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域都是如此。因?yàn)樗梢詫?duì)復(fù)雜體系進(jìn)行分離、分析、檢測(cè)，值得大家重視。

最近幾年，hplc需求量猛增。我國(guó)對(duì)各類(lèi)hplc的年需求量在10000臺(tái)以上。全球每年需求約55億美金以上。目前，在我國(guó)的、有一定規(guī)模的國(guó)外生產(chǎn)廠商及代理商有幾十家，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠商20家左右;國(guó)產(chǎn)hplc受外國(guó)人青睞，但是，國(guó)人迷信外國(guó)產(chǎn)品，令人費(fèi)解。

不過(guò)，色譜儀器目前面臨三大挑戰(zhàn)：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(xiàn)。具體體現(xiàn)在：

1)二維及多維hplc大發(fā)展：美國(guó)和日本生產(chǎn)的納升級(jí)二維hplc，組合了納米微柱和二維hplc色譜技術(shù)，可以直接用于蛋白質(zhì)組學(xué)、基因組學(xué)研究工作;

2)毛細(xì)管和納升hplc的發(fā)展，可進(jìn)行微柱、毛細(xì)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(wàn)美金左右，去年在我國(guó)銷(xiāo)售約1000臺(tái)，共計(jì)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(xì)管色譜儀》國(guó)際首創(chuàng)，還完成了《定量毛細(xì)管電泳儀》，也是國(guó)際首創(chuàng)(一般毛細(xì)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(yīng)用》的研發(fā)項(xiàng)目，被國(guó)家科技部列為國(guó)家十二五重大攻關(guān)項(xiàng)目，目前已經(jīng)通過(guò)國(guó)家驗(yàn)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(gè)芳香烴，總體優(yōu)于uhplc，又是一個(gè)國(guó)際首創(chuàng)。我想，這些業(yè)績(jī)，值得分析工作者高興。

2、gc儀器及其應(yīng)用最新進(jìn)展

長(zhǎng)期以來(lái)，gc久銷(xiāo)不衰。最近幾年，gc需求量猛增，我國(guó)的需求量達(dá)到15000臺(tái)以上。特別在酒類(lèi)等揮發(fā)性的物質(zhì)分析檢測(cè)方面使用非常廣泛。另外，在聯(lián)用儀器發(fā)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(mǎn)足使用要求，并且有些完全可以與國(guó)外抗衡。

特別值得提出的是色譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，上世紀(jì)80年代以前，色譜分析“一天操作三天處理數(shù)據(jù)”，小峰往往只能“視而不見(jiàn)”;90年代起出現(xiàn)色譜數(shù)據(jù)處理機(jī)，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(shù)據(jù)，更能反控儀器的運(yùn)行，色譜分析開(kāi)始進(jìn)入“傻瓜”時(shí)代;結(jié)合自動(dòng)進(jìn)樣器，目前色譜儀器已經(jīng)步入自動(dòng)化或智能化時(shí)代。隨后，以hp-6890n為代表的“網(wǎng)絡(luò)型”色譜儀開(kāi)始流行，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，色-質(zhì)聯(lián)用分析結(jié)果也就有了在線聯(lián)機(jī)檢索的便利。我國(guó)福立公司的gc-9720型儀器打出了“云”的概念，指標(biāo)與hp-6890幾乎一樣。鑒定會(huì)上得到了專(zhuān)家們的高度贊揚(yáng)。從此，色譜分析不再高深莫測(cè)、繁雜難耐的時(shí)代過(guò)去了。

3、薄層掃描色譜儀器及其應(yīng)用的最新進(jìn)展

上?？普軆x器公司是目前世界上薄層掃描色譜儀器研發(fā)生產(chǎn)的三大品牌公司之一;他們生產(chǎn)多種型號(hào)的薄層掃描色譜儀器，銷(xiāo)往國(guó)內(nèi)外有關(guān)應(yīng)用單位，用戶(hù)反映質(zhì)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(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品中的佼佼者。

三、質(zhì)譜儀器

目前，國(guó)內(nèi)有10多家公司在研發(fā)ms、icp-ms、gc-ms等儀器，不過(guò)基本上都與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品存在一定差距，需要努力趕超。

比如，雖然市場(chǎng)上已有不少?lài)?guó)內(nèi)外icp-ms生產(chǎn)廠家及產(chǎn)品，但目前icp-ms絕大部分市場(chǎng)份額被安捷倫、賽默飛、珀金埃爾默三家公司瓜分。

不過(guò)值得一提的是，廣州禾信公司的飛行時(shí)間質(zhì)譜表現(xiàn)突出，已經(jīng)銷(xiāo)往美國(guó)和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家。

四、總結(jié)

目前，我國(guó)光譜、色譜等儀器的生產(chǎn)，主要分布在以下企業(yè)：普析通用：產(chǎn)品涉及光譜、質(zhì)譜、色譜等，以光譜為主，包括各類(lèi)aas、各類(lèi)uvs、各類(lèi)原子熒光光度計(jì)和形態(tài)分析儀器;海光：是中國(guó)最早的原子熒光光度計(jì)生產(chǎn)企業(yè)，其原子熒光光度計(jì)市場(chǎng)保有量已達(dá)到數(shù)萬(wàn)臺(tái)。近年來(lái)，不斷推出新品，同時(shí)也在生產(chǎn)aas和測(cè)汞儀、流動(dòng)注射等;福立：色譜儀器以gc為主，包括aas、uvs等;天瑞：產(chǎn)品涉及光譜、色譜、質(zhì)譜等;聚光：產(chǎn)品涉及光譜、色譜、質(zhì)譜等，以環(huán)保儀器為主;天美：aas、uvs、離子色譜等;瑞利：光譜產(chǎn)品包括-aas、原子熒光光度計(jì)、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(dòng)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(yè)：海能、福立，前景非常廣闊。此外，還有南京簡(jiǎn)智、合肥領(lǐng)譜、北京西派特、上海如海光電等拉曼光譜廠商發(fā)展勢(shì)頭也很好。

近年來(lái)，我國(guó)每年巨額的科研固定資產(chǎn)投資中，有60%用于設(shè)備進(jìn)口，部分領(lǐng)域高端儀器100%依賴(lài)進(jìn)口。但是外國(guó)人大量賺中國(guó)人錢(qián)的儀器，不是那些高端的儀器;而是那些普及型、常規(guī)型的基礎(chǔ)光譜、色譜儀器;例如：各種紫外儀器(年需求量約10000臺(tái)以上)、原子吸收(年需求量約4500臺(tái)以上)、原子熒光光度計(jì)(需求量每年3000臺(tái)左右)、液相色譜(年需求量約10000臺(tái)以上，可惜中國(guó)有20多家企業(yè)生產(chǎn)hplc，但是，市場(chǎng)占有率只有20%左右)、氣相色譜(年需求量約15000臺(tái)以上)。這些常規(guī)儀器需求量很大，它們是外商賺中國(guó)人錢(qián)的主要目標(biāo)。

雖然特別高端的儀器市場(chǎng)沒(méi)有常規(guī)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(zhì)譜等等。它們的市場(chǎng)小，賺錢(qián)很有限。但是，它們是科研創(chuàng)新的先行或首要條件之一，我們?nèi)詰?yīng)該高度重視之。

據(jù)作者所知，近幾年來(lái)，我國(guó)光譜、色譜、質(zhì)譜等儀器的研究和開(kāi)發(fā)取得了很多成果。例如：國(guó)家“十二五”的重大攻關(guān)項(xiàng)目：國(guó)際首創(chuàng)的便攜式薄層掃描-激光拉曼光譜聯(lián)用儀、國(guó)際先進(jìn)的icp-ms、國(guó)際先進(jìn)的飛行時(shí)間質(zhì)譜、國(guó)際首創(chuàng)的高效微流電色譜等，都已經(jīng)通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。此外，普析通用的t10系列紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、a3型aas，海光、普析、瑞利等的原子熒光、形態(tài)分析儀;聚光的智能型便攜式直讀光譜儀和環(huán)保儀器、在線檢測(cè)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(shí)間質(zhì)譜，簡(jiǎn)智及西派特的拉曼等都達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。

我們應(yīng)該看到這些成就，不要迷信國(guó)外產(chǎn)品，要有自信。現(xiàn)實(shí)情況并不是像外國(guó)人或某些中國(guó)人說(shuō)的“中國(guó)的儀器總是比外國(guó)的差”。雖然我們?cè)诟叨藘x器方面確實(shí)存在一些問(wèn)題，例如：高端質(zhì)譜、高端色質(zhì)聯(lián)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(guó)產(chǎn)常規(guī)、普及型的儀器大大優(yōu)于進(jìn)口儀器。

除前面講的那些國(guó)產(chǎn)儀器外，還有很多很多，中國(guó)人要為中國(guó)爭(zhēng)氣。我們要努力開(kāi)發(fā)更多的、市場(chǎng)需求的、可靠性好的、常規(guī)儀器產(chǎn)品。