质谱仪是一类将物质粒子(原子、分子)电离成离子,通过适当电场或磁场将它们分离,并检测其强度从而进行定性、定量分析的仪器。由于质谱仪具有直接测量的本质特征,以及高分辨、高灵敏、大通量和高准确度的特性,在生命科学、材料科学、食品安全、环境监测、医疗卫生、国家安全及国际反恐等领域具有不可替代的作用和举足轻重的地位,因此,质谱学与质谱技术也成为当今分析科学领域最为前沿、最为活跃的学科之一。然而,中国的质谱市场上,仪器设备几乎被国外公司垄断,我国国产质谱仪的市场占有率不足一成。
中国质谱曾经有过辉煌时期,早在上个世纪六十年代,我国就已经生产出第一台质谱仪。但由于一些历史原因,我国质谱仪的研发和生产工作无法延续,十分可惜。现阶段,我国的质谱仪与国际水平存在一定的差距。在国际质谱仪市场的占有率极低,在国内质谱仪市场也只能参与低端产品的竞争。
根据测算,2018年全球质谱仪市场规模为82.59亿美元,较2017年的77.66亿美元增长6.35%。而安捷伦质谱仪约占全球整体市场份额的25.64%,赛默飞占21.79%,布鲁克占20.51%,这三家公司几乎垄断了全球的质谱市场。
同时,我国的质谱仪基本依赖进口,相关资料报道,2003年我国就进口了300多台质谱类仪器,2005年增长到了950台,2007年达到了1700台,2009年和2010年我国质谱类仪器的进口数量分别达到了3600余台和4000余台,如今国内质谱仪的需求量也只增不减,缺口巨大,根据现有数据显示2018年国内质谱仪需求量达到2.56万台。
为什么面对如此巨大的需求和市场,我国国产的质谱仪却迟迟不能成为市场主力呢?这里面涉及到更深层次的原因。目前,我国开展质谱仪器硬件研发的大学和研究机构超过15个,但是具有理论设计能力的机构不超过5所,国内质谱整机生产厂商有超过15家,涉及离子阱质谱、氦质谱、飞行时间质谱、ICP质谱、四极杆质谱等,但串联质谱生产厂商还没有;全球质谱仪器种类有100余种,而国内能生产的只有约10种;从市场占有率看,国产质谱仪在国内质谱市场仅占3%。一台仪器推向市场,大体上需要经历原理性设计、工程化设计和全套生产工艺的搭建三个过程,无论哪方面,我国质谱水平都与国外有不小的差距,整体上来看,我们与国外大概有30~50年的差距。
然而在强大的市场需求的带动下,国内分析仪器生产厂商、 高等院校及科研院所也纷纷涉足质谱技术、质谱核心部件及质谱整机的研制。科学技术部自“十 五”开始也投入了一定资金支持质谱技术及产品的研发及生产。 最近20年,中国也出现了一些拥有自主知识产权的公司,虽然其规模与技术力量与国外公司相比有很大差距,这些民族企业也在不断追赶,几家比较有名的国产仪器制造商的营业额都有所提升,正在为国产质谱仪的发展贡献力量。2006年,中国仪器界值得铭记的一年,这一年,东西分析推出国产首台商用四极杆气质联用仪GC-MS3100,打破了中国在实验室质谱仪市场上近三十年的沉寂,由此吹响了中国质谱再出发的号角。此后5-6年时间里,北京东西分析仪器有限公司、北分瑞利分析仪器(集团)有限责任公司、北京普析通用仪器有限责任公司、 江苏天瑞仪器股份有限公司、聚光科技(杭州)股份有限公司及广州禾信分析仪器有限公司等均研制出质谱仪产品,有的企业已小批量生产和销售。 2012年,由广州禾信分析仪器有限公司生产的首台国产质谱仪出口美国,开始开拓海外市场。同时目前对于海外进口质谱仪的依赖也在逐渐减少,继2016年以后,中国对美国的质谱仪进口总量的占比也从此前的50%以上降至40.9%,进口额占比从40%以上降至30.5%。
首台商用四极杆气质联用仪GC-MS3100
目前质谱技术的应用领域相当广泛,无论是军事还是民用领域,美国等发达国家所生产的质谱仪器都牢牢占据了世界市场。面对与国际先进技术之间的差距,国产质谱仪器也在艰难生存当中寻找自己的发展空间。近来,也有不少核心技术突破了国外技术封锁,填补了国内空白,让我们看到了国产仪器崛起的曙光。
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