樣品前處理及其他實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備

近年來，各類食品安全、環(huán)境污染問題日益頻發(fā)，實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備，特別是分析儀器及其相關(guān)的樣品前處理等產(chǎn)品需求逐年增加，政府機(jī)關(guān)和各個(gè)分析檢測機(jī)構(gòu)對(duì)分析測試實(shí)驗(yàn)室的投入力度也逐步加大，儀器設(shè)備市場增長迅速。根據(jù)中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，位于化學(xué)分析流程后端的分析儀器銷售收入逐年增加，與化學(xué)分析儀器配套使用的輔助設(shè)備也呈快速上漲趨勢，部分實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備生產(chǎn)廠商已開始注重關(guān)鍵技術(shù)的自主研發(fā)，提高我國儀器裝備產(chǎn)業(yè)實(shí)力，特別是在以前化學(xué)分析領(lǐng)域發(fā)展過程中未受到重視的領(lǐng)域，諸如樣品前處理產(chǎn)品和其他實(shí)驗(yàn)室通用設(shè)備(實(shí)驗(yàn)室常規(guī)加熱和冷卻設(shè)備)在新一輪的增長中表現(xiàn)較為突出。

在典型的化學(xué)分析流程中，樣品前處理環(huán)節(jié)占去大部分時(shí)間，據(jù)統(tǒng)計(jì)超過60%，此外，樣品前處理也是分析誤差的主要來源。由于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)升高，新的樣品前處理技術(shù)正逐步成為提高分析結(jié)果速度和精度所必要的先決條件，國內(nèi)樣品前處理技術(shù)也因此邁進(jìn)新的高度――特別是樣品前處理技術(shù)的自動(dòng)化趨勢越來越明顯。樣品前處理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化可帶來諸多優(yōu)勢，既可以顯著減少人工操作成本和人為誤差，還能有效大大降低操作人員接觸化學(xué)品的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也能控制好溶劑和強(qiáng)酸等化學(xué)品用量和排放量，有利于降低環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。此外，強(qiáng)大的軟件操作界面是自動(dòng)化樣品前處理的另一大優(yōu)勢，可以使操作者圖形化管理樣品，并靈活設(shè)置、保存和調(diào)用不同的前處理方法，使樣品前處理工作更加簡單。因此，近十年來，自動(dòng)化的樣品前處理設(shè)備不但技術(shù)發(fā)展迅速，而且市場也在不斷擴(kuò)大。

在這種行業(yè)背景和產(chǎn)品自身特點(diǎn)的推動(dòng)下，分析配套的樣品前處理產(chǎn)品行業(yè)發(fā)展也迎來了新的歷史機(jī)遇，以計(jì)算機(jī)應(yīng)用為標(biāo)志的化學(xué)分析及相關(guān)儀器正在進(jìn)行新的行業(yè)變革，計(jì)算機(jī)控制的分析數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)樣品前處理及分析過程的連續(xù)、快速、實(shí)時(shí)和智能。分析儀器及樣品前處理產(chǎn)品正在以更高的靈敏度、更高的準(zhǔn)確率、更低的成本、更專業(yè)化、智能化、自動(dòng)化、簡便的操作界面等趨勢向新的方向發(fā)展。部分儀器生產(chǎn)廠商已開始注重前瞻性技術(shù)的研發(fā)，部分產(chǎn)品和技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。

全國樣品前處理產(chǎn)品及各分析儀器廠商眾多，市場競爭較為激烈，未來將沿著多維先進(jìn)技術(shù)方向發(fā)展，大致涵蓋以下方向：(1)沿著分析測試流程整合更多的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品功能和檔次；(2)總結(jié)國內(nèi)近十年實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提高自動(dòng)化產(chǎn)品的適用性，改善用戶體驗(yàn)；(3)推進(jìn)新型技術(shù)的產(chǎn)品化，創(chuàng)新性地研發(fā)新型產(chǎn)品，擴(kuò)展現(xiàn)有市場；(4)從“綠色化學(xué)”的角度研發(fā)新型實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。目前，自動(dòng)化樣品前處理的典型產(chǎn)品在有機(jī)分析領(lǐng)域主要有全自動(dòng)固相萃取系統(tǒng)，全自動(dòng)GPC凝膠凈化系統(tǒng)，自動(dòng)化濃縮系統(tǒng)，高壓溶劑萃取系統(tǒng)等，在無機(jī)領(lǐng)域則主要有自動(dòng)電熱消解儀和微波消解儀。

根據(jù)對(duì)國內(nèi)招標(biāo)網(wǎng)和采購市場的不完全統(tǒng)計(jì)，上述產(chǎn)品市場規(guī)模在8億元以上，按照近年來年均15%的增長速度測算，未來5年后，該領(lǐng)域市場容量可翻番達(dá)到16億元，產(chǎn)品的增長主要?jiǎng)恿碜苑治鰷y試能力建設(shè)要求的提高，以及從手工操作向自動(dòng)化操作轉(zhuǎn)變所帶來的產(chǎn)品換代。上述主要產(chǎn)品市場容量大致如下，全自動(dòng)固相萃取系統(tǒng)市場規(guī)模大致在30,000萬元左右，全自動(dòng)GPC凝膠凈化系統(tǒng)規(guī)模在1,800萬元左右，高壓溶劑萃取系統(tǒng)市場規(guī)模在3,500萬元左右，微波消解儀的市場規(guī)模在15,750萬元左右，半自動(dòng)電熱消解儀市場規(guī)模在2,400萬元左右，全自動(dòng)電熱消解儀市場規(guī)模在2,000萬元左右。未來，隨著國家產(chǎn)業(yè)政策的支持，下游行業(yè)需求的增加，上述產(chǎn)品市場容量會(huì)進(jìn)一步增加。

此外，分析儀器及樣品前處理產(chǎn)品領(lǐng)域的快速發(fā)展帶動(dòng)了相關(guān)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的發(fā)展，如實(shí)驗(yàn)室分析活動(dòng)中常用到的加熱和冷卻設(shè)備，以水循環(huán)冷卻恒溫器為例，據(jù)估計(jì)該產(chǎn)品的市場容量在20,000萬元左右，每年的市場需求至少在20,000臺(tái)以上，隨著國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和下游用戶體驗(yàn)要求的不斷提高，這類產(chǎn)品的技術(shù)水平也隨行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的提高而顯著改善。

冷卻產(chǎn)品主要是為實(shí)驗(yàn)或儀器提供低溫恒溫條件，目前該產(chǎn)品的發(fā)展主要呈現(xiàn)以下趨勢：(1)高能效性，高能效一方面要求傳熱、換熱和熱隔離設(shè)計(jì)要好，并減少能量損耗，另一方面要求產(chǎn)品功率規(guī)格豐富，能很好地匹配下游用戶的需求；(2)溫度可控性，普通冷卻設(shè)備要求溫度波動(dòng)在±1℃范圍內(nèi)，高恒溫性能儀器則要求溫控范圍在±0.1℃內(nèi)，甚至更低，此外，開放冷卻時(shí)要有合理的水流(以水作為載冷劑)分配；(3)耐用性，由于絕大部分致冷產(chǎn)品中有壓縮機(jī)、水泵和電磁閥，三者均為機(jī)械運(yùn)動(dòng)件，因此耐用性是產(chǎn)品技術(shù)的重要基礎(chǔ)和保障；(4)低噪音性，同樣由于有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，對(duì)致冷過程中的噪音需要控制好，做好減震設(shè)計(jì)；(5)易維護(hù)性，換熱器表面、水箱等處必須易于清理。

而加熱產(chǎn)品主要為實(shí)驗(yàn)提供高溫恒溫條件，目前的技術(shù)趨勢有：(1)安全性，由于加熱溫度常高于60℃，最高可達(dá)450℃，因此產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須考慮防火因素，同時(shí)應(yīng)充分提示用戶防止?fàn)C傷；(2)溫度可控性，一方面，溫度波動(dòng)應(yīng)足夠小，另一方面，溫度升高的過程可由程序控制，即程序升溫；(3)溫度均勻性，由于加熱為固體傳熱，加熱體表面溫度的均勻性非常重要，以免不同位置加熱效果不一致，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；(4)溫度范圍寬，加熱溫度可高達(dá)450℃，因此加熱體材質(zhì)(主要性質(zhì)有耐溫和導(dǎo)熱)非常關(guān)鍵；(5)耐腐性，實(shí)驗(yàn)室需要加熱的情況中常常用到強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化劑，這就要求產(chǎn)品整體設(shè)計(jì)要能耐受或避免化學(xué)腐蝕；(6)自動(dòng)化，特別是對(duì)化學(xué)接觸風(fēng)險(xiǎn)較大的實(shí)驗(yàn)，自動(dòng)化設(shè)計(jì)可顯著降低化學(xué)接觸風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)相對(duì)人工還提高了操作的可重復(fù)性。

隨著國家產(chǎn)業(yè)政策的支持、下游行業(yè)需求的增加、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的提高，樣品前處理及其他實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備市場容量和空間會(huì)進(jìn)一步加大。未來，行業(yè)會(huì)迎來新一輪的增長。