实验分析仪器行业技术特点、技术水平和发展趋势

来源：中为咨询www.zwzyzx.com 【日期：2016-01-25 17:21:09】【打印】【关闭】

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实验分析仪器是用来测定物质的组成、结构等特性的仪器，物质分析包括定性分析、定量分析、结构分析和某些物理特性的分析。不同于传统制造业，实验分析仪器行业呈现出“两头大，中间小”的特征，即公司竞争力主要体现在研究开发实力和销售服务能力。由于国内实验分析仪器起步较晚，整体技术基础较为薄弱，产品的测量精度和稳定性与国外知名厂商仍有一定差距。部分拥有较强研发实力的企业，形成了硬件、软件以及分析方法的完整开发能力，在竞争中具备较为明显的技术优势。

由于实验分析仪器领域包含众多细分市场，在此仅就北京莱伯泰科仪器业务所涉及到的相关领域分析如下：

1、样品前处理产品

样品前处理是化学分析检测的重要前置步骤，在所有化学分析误差来源中，由于不恰当的样品前处理所带来的误差占比约30%。随着物质分离、计算机、精密加工、机械制造、自动化等技术的快速发展，样品前处理技术也不断丰富和创新，并呈现出如下趋势：

（1）样品前处理产品发展迅速，仪器自动化成为趋势

以前传统的样品前处理技术大多采用人工或以人工辅助的半自动操作，少数自动化前处理装置也多为进口产品，仪器的自动化能使样品前处理环节耗费的时间减少，出现误差的概率降低。近年来，样品前处理技术的国产化和自动化发展迅速。

自动样品前处理的优势在于简易灵活的软件操作界面，先进的流体检测技术配合泵、阀的控制技术，可以将原本非常复杂冗长的过程变得非常简单快速和易用，并且能够减少样品前处理本身造成的环境污染(废液、废气排放)和对操作人员的化学伤害。对于大量样品的批量化处理，自动化样品前处理装置能够减少人工操作，使处理失误率明显下降，溶剂用量也能较好地控制，提高效率、降低成本。例如，固相萃取最初基本是手工操作，一次只能处理一个样品；随后出现了简易的固相萃取仪，可以多样品同时操作，还可通过抽真空的方式调节洗脱液的流速；后续发展出现全自动固相萃取仪，连同组分收集和样品浓缩均可实现全自动操作。公司已自行研发并销售多款全自动样品前处理仪器，包括全自动固相萃取仪、全自动消解仪、全自动平行定量浓缩、凝胶色谱净化系统等产品。

（2）新的样品前处理技术不断涌现

主要是在原有技术基础上的改进和创新，例如，在传统溶剂提取基础上，结合其他辅助技术形成的微波辅助溶剂萃取、加速（同时加热和加压）溶剂萃取使得从固体和半固体样品中提取目标组分变得更加快速和有效，源于色谱和柱层析技术的固相萃取已经成为目前应用最广泛的样品净化技术之一。

（3）样品前处理与后端化学分析测试仪器的在线联用

样品前处理与化学分析测试仪器的在线联用，逐步在实践中得以应用，并配备成套专门仪器，比如气相色谱和质谱联用、液相色谱-质谱联用、氢化物发生-原子荧光光谱、裂解气相色谱等。许多仪器厂商或研究人员已经自行组装仪器，开展方法研究或在部分领域尝试实际应用，如固相（微）萃取-色谱（或色质联用）在环境有机污染物、食品添加剂等样品分析中的应用。部分公司生产的在线超滤（或渗析）净化-离子色谱法就可用于在线除去食品、生物样品中的大分子后测定样品中的无机离子，使得牛奶、果汁等样品可以直接进样分析其中的无机离子，这样大大提高了实验分析的效率和准确性。

（4）产品的小型化和微型化趋势

样品前处理产品的小型化和微型化是整个分析体系小型化和微型化的需要。为满足现场检测、野外实验不同环境的需求，小型化、便携式样品前处理仪器也越来越受到关注和欢迎。

（5）由单一的处理仪器向样品前处理工作站发展

样品前处理工作站也称综合样品前处理平台，是将几种样品前处理技术集成在一起，用来完成多项样品前处理操作的综合性前处理平台，适合复杂样品的前处理。如北京莱伯泰科仪器研制生产的将凝胶色谱、全自动固相萃取和自动浓缩装置组合在一起的样品前处理工作站，这种样品前处理工作站适合食品、生物和医学样品的多项前处理的连续自动操作。凝胶色谱先除去样品基体物质中的生物大分子，固相萃取进一步将目标组分从小分子混合物中分离、富集出来，自动浓缩可以进一步提高富集倍数。

除上述发展趋势以外，样品前处理将更多地向绿色化学方向发展。如固相微萃取技术已日益成熟并成为多个领域应用中的标准方法，应用越来越广泛。液相微萃取克服了传统液-液萃取技术繁琐、浪费、污染等缺点，具有消耗溶剂少(仅需μL级)，富集倍数大，萃取效率高，操作更简便，便于实现分析的自动化等突出优点，被广泛研究和应用，有着很大发展潜力。此外，新型的吸附介质如石墨烯等各种纳米材料、磁性介质等也被大量用于样品前处理，这将可能大大提高样品前处理的效率。

2、化学分析测试仪器

化学分析测试仪器是典型的实验分析仪器，近几年主要呈以下发展趋势：

（1）微型化和智能化在线分析

随着计算机、微制造技术和新功能材料等高新技术的发展，化学分析测试仪器不但具有越来越强的智能性，而且正沿着“大型落地式→台式→移动式→便携式→手持式”等精细化方向发展，越来越小型化、微型化、智能化，部分厂商开始尝试在化学分析测试仪器上植入分析检测芯片，能实现在线分析检测。

（2）专用化和自动化

环境污染已成为全球治理的共同话题，为防止环境进一步恶化，维护生态平衡，与环境监测有关的各类化学分析测试仪器受到越来越多的关注，对化学毒物、水质监测、热源污染进行监测的诸多专业仪器市场需求逐步增加。常规分析测试仪器体积庞大，结构复杂，能源消耗大，维持仪器正常运转的费用较高。随着新材料、新器件、微电子技术的发展，自动化、专用化的分析测试仪器逐步得到应用。

（3）应用领域逐步拓展

典型的化学分析技术和相关仪器是为现代产业大规模生产服务的，主要是为了适应分析检测、监控工农业生产、保证产品质量、保障生产流程安全高效的要求而发展、提高的，但如今，化学分析测试的应用领域已逐步扩大，在食品检测、环境监测、农产品检测、商品检验、生命科学、医疗健康、材料分析等有关人类生产和发展的领域得以应用。此外，现代高科技军事方面的发展也促进了化学分析测试仪器的发展和应用，如生物武器、化学武器等所需高速、灵敏的现场毒物检测扩大了化学分析检测的领域。

3、实验室设备

实验室设备的技术发展趋势主要有以下几点：

（1）温度可控性

随着节能与环保要求的提高，对致冷环节的能效要求也越来越高。这一方面要求传热、换热和热隔离要设计好，减少能量损耗，另一方面要求产品功率规格丰富，能很好地与应用要求相匹配。此外，常规冷却设备的温度波动范围在±1°C，高恒温冷却设备的温度波动范围更小，通常只有±0.1°C，较小的温度波动范围通常需要高性能的自动控制仪表和传感器及优良的制冷/辅助加热能力，随着自动控制仪表及制冷/加热等相关技术的发展，实验室设备的温控性能越来越好。

（2）设备耐腐蚀性

在实验室加热过程中，通常需要用到强酸和强氧化剂，这就要求产品整体设计要能耐受或避免化学腐蚀。越来越多的实验室加热和冷却设备开始采用惰性涂层设计、电路密封设计、酸气排放设计等技术。

（3）自动化趋势

随着电子技术的发展，实验室设备在自动化应用方面得到了广泛应用。自动化操作是实验室产品显著趋势，特别是在部分化学实验中，需要实验操作人员直接接触试剂，存在较大的风险，自动化设计能够显著降低这类风险，并且自动化设计还提高了操作的可重复性。

4、洁净环保型实验室解决方案

随着科学技术的进步和经济的发展，国家对环保控制日趋严格，洁净环保型实验室越来越受到食品检测、环境监测、化学分析等领域用户的关注。其应用范围越来越广泛，市场需求将继续增加。市场未来的需求重点是零排放实验室，特别是能将有毒、有害的废液和废气进行环保处理的实验室厂商将会迎来新的增长。

洁净实验室工程行业涉及专业众多，包括概流体力学、化工与物理、分子科学、结构、土木建筑、给排水、暖通、电气工程、施工安装、设备调试等专业。洁净实验室先进的生产工艺技术，优良的仪器设备，必须通过与之充分匹配的配套工程建设才能达到预定的实验室建设效果和目的，洁净实验室工程的特殊性要求各个专业领域相互配合，才能获得稳定、达标的洁净精度。因此，配置齐全的专业人才、丰富的技术、项目和工程管理经验和系统集成能力强的行业内企业往往能够获得较强的竞争优势地位。

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