第一節(jié) 產(chǎn)品技術發(fā)展現(xiàn)狀

一、市場上銷售 分析 儀器的技術狀況

我國自己生產(chǎn)的 分析 儀器近年來已經(jīng)有很大提高。一些中檔儀器的主要技術指標已經(jīng)接近國外著名廠家生產(chǎn)的儀器。如紫外-可見分光光度計、火焰原子吸收分光光度計、氣相色譜儀等。國產(chǎn) 分析 儀器的差距主要表現(xiàn)在：

1、具有完全自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品很少，原理性創(chuàng)新的儀器幾乎沒有。光譜方面主要儀器（原子熒光光度計和MPT光譜儀）真正擁有自主知識產(chǎn)權很少。

2、穩(wěn)定性和可靠性較差。估計，國產(chǎn)儀器的平均無故障運行時間要比國外主要儀器廠家的產(chǎn)品低約12個數(shù)量級。

3、性能較差，個別品種的儀器，甚至其性能是否真正達到其本身所標稱的水平都值得懷疑，如個別采用齒輪機構掃描的紅外分光測油儀。

4、產(chǎn)品的技術更新周期長。國外產(chǎn)品是幾年換一代，國內產(chǎn)品是多少年一貫制。

二、科技界對于 分析 儀器技術 研究 現(xiàn)狀

我國 分析 儀器在經(jīng)歷了一段我國社會從計劃經(jīng)濟向社會主義市場經(jīng)濟轉型初期的低潮期之后， 分析 儀器技術快速發(fā)展。但是，如果站在全球的角度來看問題，則我國 分析 儀器界在技術方面與國際先進水平相比差距還是很大的，這主要表現(xiàn)在如下幾個方面：

1、跟蹤國外技術多，原始創(chuàng)新技術（很）少。

2、技術原理 研究 多（原理樣機多），技術的工程化 研究 少（產(chǎn)品樣機少）。

3、中低檔儀器技術多，高檔儀器技術（很）少。

4、一般技術 研究 多，關鍵技術（如中階梯光柵、紫外增強CCD檢測器等） 研究 少。

第二節(jié) 幾種有價值的 分析 儀器技術

1、常壓離子化質譜技術

采用傳統(tǒng)的質譜 分析 技術，樣品一般都需要作一定的預處理然后才能進行離子化，有時還需要在真空中進樣，或者利用激光器或者高壓電源進行離子化，因此操作較繁雜，容易發(fā)生污染、損失、引入副反應，還有一定的危險性（高電壓、強輻射），更難以實時獲得 分析 結果。

最近幾年來，在質譜 分析 中實現(xiàn)常壓離子化和實時 分析 方面取得了引人注目的成功。特別是直接實時 分析 （Direct Analysis in Real Time，DART）離子化源和電噴霧解吸離子化源（DESI）。它們都可在常壓下對樣品進行直接離子化，與相應的質譜儀聯(lián)用就可容易地實現(xiàn)氣、液樣品和固體表面樣品的直接實時 分析 ，因而被認為是質譜 分析 技術發(fā)展中的下一個“量子躍遷”，值得予以格外關注。

2、液相色譜用CACD檢測器

液相色譜 分析 是應用最廣泛的 分析 技術之一。2004年在我國銷售的液相色譜儀已超過4400臺，按臺數(shù)計位列 分析 儀器第三(第一、第二位為紫外、可見分光光度計和原子吸收分光光度計)。

隨著生命科學重要性的不斷提升，液相色譜 分析 技術的應用必將越來越廣泛。但是傳統(tǒng)的液相色譜儀缺乏像氣相色譜儀用的氫火焰離子化檢測器那樣既靈敏又通用的檢測器，影響了其進一步推廣應用的步伐。CACD(Corona Aerosol Charge Detector)檢測器則是這方面的一個突破。液相色譜柱的流出液先霧化并經(jīng)過干燥后形成不含溶劑的氣溶膠微粒，同時，第二路氣流在放電室經(jīng)電暈放電產(chǎn)生正、負荷電粒子，其正離子被氣溶膠微粒吸附后繼續(xù)隨其他粒子一起向前運動。經(jīng)過負電荷離子阱時，殘留的帶負電荷的電子被除去，最后將只有中性氣體分子和帶正電荷的氣溶膠微粒能夠進入檢測室，而只有后者能夠最終被電荷收集器檢測。由于檢測電流的大小只與進入檢測室的氣溶膠微粒數(shù)目有關，而與相關組分的分子量大小無關，因此，其檢測信號的大小與分子種類無關，是一種很好的通用檢測器。這種檢測器不僅靈敏度高，而且重復性好，適用范圍廣，動態(tài)線性范圍寬，更重要的是它對各種化合物的響應基本一致，這對于那些目前還得不到標準物質的天然物質的定量 分析 尤其有特殊重要的意義，因為由于CACD檢測器的這一特性，人們就可以選用質量數(shù)相近的已知化合物標準制作校正曲線對分子量不一樣的欲測組分進行定量 分析 ，而不必有會否產(chǎn)生太大誤差的擔心。

3、液體微透鏡技術

許多成像儀器都需要有一套精密的變焦成像系統(tǒng)。傳統(tǒng)的變焦系統(tǒng)都需要多個透鏡和較復雜和精密的機械調焦系統(tǒng)，很難微型化。由法國科學家發(fā)明的以“電浸濕技術”為基礎的液體透鏡采用折射率不同且互不混溶的兩種液體，制作出了具有高光學質量且不含活動部件的獨特變焦透鏡，其最小尺寸可達10μm。此種透鏡不僅成像質量好、體積小、價格低而且耗電量?。?.1μJ）、變焦速度快(ms)、耐溫范圍寬（-40至+50攝氏度）、壽命長，因此有望使此前因成本或尺寸因素而無法實現(xiàn)的照相機及成像應用成為可能。液體微透鏡的焦距還可通過其他環(huán)境因素（如pH、離子強度、表面化學組成、溫度等）的改變而改變。因此，可用于相應參數(shù)的檢測。例如，在生物醫(yī)學領域，這一特性已經(jīng)被成功地用于物料萃取、溫敏開關、細胞分離與培養(yǎng)、固定化細胞或固定化酶、藥物的控制釋放和靶向藥物等領域。

4、量子點技術

半導體納米粒子（也稱量子點）由于其量子限域效應和尺度效應，具有許多獨特的光電性質：它們都發(fā)很強的熒光，而且其熒光發(fā)射峰窄而對稱，吸收峰則寬而平坦；熒光發(fā)射波長則可通過改變量子點的大小加以調節(jié)；有機染料所常見的光退色現(xiàn)象在這里也很不明顯；具有水溶性和生物相容性，利于在生物醫(yī)學領域應用等等。量子點的這些獨特性質已被用于疾?。ɡ绨┌Y）診斷；量子點編碼微球與微芯片流式細胞術的結合，則可用于復雜樣品中多種病原體的同時檢測；作為熒光標記物，量子點又可用于蛋白質等生物大分子的檢測；將量子點與熒光共振能量轉移技術（FRET)相結合，則可做成超靈敏的單量子點DNA納米傳感器，不需作任何分離即可對復雜樣品中很低濃度（<50拷貝）的目標蛋白質進行測定，此法已被成功地用于卵巢癌的早期臨床檢測。

第三節(jié) 國內外技術未來發(fā)展趨勢 分析

現(xiàn)代 分析 儀器是基于多學科的高科技產(chǎn)物。既得益于各種技術成果，又接受其挑戰(zhàn)，特別是微電子技術和計算機科學的巨大進步，已成為 分析 儀器飛躍發(fā)展的巨大推動力，其發(fā)展趨勢可概括為如下幾點：

1、微型化、自動化和智能化

采用計算機實現(xiàn)自動化，并基于高超的軟件技術提高儀器性能，于是涌現(xiàn)出一大批體積小、自動化程度高的 分析 儀器。且因價格便宜，這些儀器逐漸走向小型 研究 室和生產(chǎn)實驗室。

如日本島津公司的FTIR-28201PC/8601PC和FTIR-28201A/8101A，美國HP公司的質量選擇檢測器(MSD)和Finnigan公司的離子阱(ITD)，英國V-G公司的Trio-IS臺式質譜計和荷蘭Philips的XL系列臺式掃描電鏡等都屬于這一范疇。

分析 儀器智能化是指儀器具有隨外界條件變化確定應有的正確行為的能人(擬人應變力)?，F(xiàn)代 分析 儀器幾乎都配有一臺計算機。儀器在計算機系統(tǒng)支配下，能自動收集、選擇、理解外部信息，并能根據(jù)信息的變化去模擬人的思維，確定儀器最佳工作方式、工作條件，最終獲得滿意的 分析 結果或提供最佳監(jiān)控輸出信號。因此，智能化 分析 儀器具有感知外界信息的傳感器，有能對信息進行快速自動處理的計算機硬件系統(tǒng)。更重要的是配有能綜合信息，在理解、推理、判斷、優(yōu)選的基礎上，能模擬人的智能的軟件設施。

2、靈敏度要求愈來愈高

近年來超分子化學識別理論的深入普及，儀器 分析 方法的選擇性已由經(jīng)典意義拓展至手性水平。無疑， 分析 方法靈敏度的提高更實際更重要?？梢哉f是21世紀現(xiàn)代儀器 分析 科學的主攻方向。當然，靈敏度提高包括有化學和物理兩種途徑。如建立新的檢測原理，也必然涉及儀器和相關技術改進。靈敏度提高的最終目標是實現(xiàn)單原子(分子)檢測。單分子(原子)檢測是21世紀的主攻方向，是提高儀器 分析 方法靈敏度 研究 的動力之一，提高信噪比也是提高靈敏度的關鍵。

3、仿生化和進一步智能化

上個世紀 分析 科學的發(fā)展可以概括為：50年代儀器化，60年代電子化，70年代計算機化，80年代智能化，90年代信息化。21世紀將是仿生化和進一步智能化。

分析 儀器的核心是信號傳感。例如：化學傳感器逐漸發(fā)展小型化、仿生化、諸如生物芯片，化學和物理芯片、嗅覺(電子鼻)、味覺(電子舌)、鮮度和食品檢測傳感器等。生物傳感器正在各學科領域，如醫(yī)學、臨床、生物、化學、環(huán)境、農業(yè)、工業(yè)甚至機器人制造等方面得到廣泛應用。生物傳感器大體有5種：酶傳感器、組織傳感器、微生物傳感器、免疫傳感器、場效應(FET)生物傳感器等。其原理都是基于電化學、光學、熱學等構成。其探頭均由兩個主要部分組成，一是對被測定物質(底物)具有高選擇性的分子識別能力的膜所構成的“感受器”；二是能把膜上進行的生物化學反應中消耗或生成的化學物質或產(chǎn)生的光和熱轉變?yōu)殡娦盘柕?ldquo;換能器”。所得的信號經(jīng)電子技術處理，即可在儀器上顯示和記錄下來。

4、維數(shù)愈來愈多

光譜儀器的維數(shù)是指光譜儀器的各個系統(tǒng)都可配有不同組件，這些組件可以串聯(lián)，也可以并聯(lián)，并聯(lián)時可任意選用。如原子光譜進樣系統(tǒng)，可同機配有氣溶膠引入、FI、色譜儀、激光燒蝕等組件供選用?，F(xiàn)代儀器 分析 不僅要準確，還要求快速，所以要求更多的維數(shù)。

5、由通用型向專用型轉化

為滿足生物工程領域對 分析 儀器特殊要求，便出現(xiàn)面對生物大分子 研究 用質譜儀。如英國V-G公司的BIO-Q四極質譜儀，它基于生物分子含有離子基團，能產(chǎn)生多電荷離子，因而質荷比（m/e）低。在采用串聯(lián)質譜法，使質量范圍擴展到幾個數(shù)量級。該公司1993年又推出新一代臺式電噴霧LC-MS，可專用于快速測定蛋白質和肽序列。與此類似的還有美國P-E公司的APIⅢ型LC/MS/MS系列。

美國尼高力公司最新推出的增強型整體化紅外油質 分析 系統(tǒng)，也是專用型儀器。除FT-IR油質 分析 儀外，該公司還有FT-IR氣體 分析 儀、FT-IR汽車尾氣 分析 儀、FT-IR半導體材料 分析 儀等。

過程 分析 儀器近來受歡迎?，F(xiàn)代化學工業(yè)朝著大規(guī)模、高質量方向發(fā)展，迫切要求生產(chǎn)過程中連續(xù)檢測中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)品特性的在線 分析 監(jiān)測儀器。近來許多國家相繼推出各種過程 分析 儀器。如美國P-E公司的PIONIR1024工藝流程近紅外 分析 儀是專門為煉油工藝而設計的，可在煉油過程中在線監(jiān)控辛烷值、沸點及其他理化參數(shù)。該公司的另一臺Perstrop近紅外流程 分析 儀專用于制藥、塑料、紡織、食品等工業(yè)流程的實時監(jiān)測。英國Unicam公司610GC系統(tǒng)是流程在線監(jiān)測系統(tǒng)，可用于半導體、石油工業(yè)的在線流程監(jiān)測。

6、各種聯(lián)用技術層出不窮

分析 儀器原理不同，功能不同。如色譜類儀器有較高分離能力，但無鑒別能力；紅外、核磁、質譜等有極高鑒別能力，同樣無分離能力。二者聯(lián)機，互為補充，相輔相成，各顯神通，可謂完善。有機質譜與氣相色譜聯(lián)機率先推出，廣泛普及。緊隨其后是LC-MS。LC-MS接口已從傳送帶式發(fā)展成熱噴霧式（thermo spray）、等離子體噴霧式（Plasma spray）及粒子束（Particle beam）接口等。穩(wěn)定同位素質譜（IRMS）與氣相色譜的聯(lián)用儀，極大地擴展IRMS的應用領域。美國Finnign公司、P-E公司，英國VG公司等先后推出各種商品儀器。例如：GC-IR-MS（氣相色譜-紅外質譜），GC-MES（氣相色譜-微波等離子體發(fā)射光譜），GC-MS-FTIR（氣相色譜-質譜-傅立葉變換紅外光譜），SFC-NMR（超臨界流體色譜-核磁共振波譜）。

7、生物醫(yī)學 分析 儀器將成為熱門

廣義生物醫(yī)學領域，主要包括生態(tài)平衡、環(huán)境保護、生物化學、醫(yī)療診斷、健康保健、醫(yī)藥制造、毒品檢驗、食品飲料等部門。為其研制開發(fā)各類生物醫(yī)學 分析 儀器，已成為中國和世界市場的熱門。

僅以環(huán)境 分析 為例。環(huán)境 分析 發(fā)展與整個痕量 分析 的發(fā)展分不開。其特點之一是各種新技術，尤其是微處理計算機技術與原來的儀器 分析 手段的結合；二是與其他學科的相互滲透。例如，超臨界流體色譜，雖然超臨界流體在化學分離中的應用是固有的技術，但與現(xiàn)代化學技術，特別是計算機技術的成功結合，制成現(xiàn)代化的超臨界流體色譜儀（SFC），才引起 分析 界的興趣。近年來，商品毛細管SFC儀問世，在環(huán)境 分析 中得到廣泛重視，市場已熱起來。

根據(jù)美國洛杉磯的 市場 研究 數(shù)據(jù)，環(huán)境 分析 儀器市場的每年增長率在14%以上，1994年達22.5億美元，大氣、飲用水和廢水的環(huán)境監(jiān)測儀器最受重視和歡迎。在1992年的Pittcon展覽會上，為環(huán)保、生物學、醫(yī)學、農業(yè)和食品市場而推出的各種 分析 儀器占突出地位，洽談購買推銷的場面熱鬧非常。

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