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实验室分析仪器的发展趋势

来源:   编辑:   时间:2012-12-20  

    实验室仪器仪表总概况:据统计,2012年10月,全国仪器仪表行业完成工业总产值617.44亿元,同比增长17.63%,环比增长为负2.21%;据统计:完成销售产值608.56亿元,同比增长18.61%,环比增长为负1.53%。2012年1-10月,据统计:全国仪器仪表行业累计完成工业总产值5,495.40亿元,同比增长16.50%;完成销售产值5,348.57亿元,同比增长16.58%。


    光学仪器中以光谱仪为例,市场的迫切需求给光谱技术和仪器发展带来巨大动力,而近20年来光学、微电子、精密工艺技术的迅速进展又为现代光谱仪器发展提供了坚实的技术基础。由于光谱仪器巨头材料和能源消耗少、技术密集、产值高、市场大等特点,一直深为世界各国工业界所瞩目,甚至一些从未从事光谱仪器技术的大公司(例如IBM、HP、Philips等),近年来也加入世界光谱仪器竞争行业,开发出一系列新型光谱仪器,在中国,即使仪器仪表行业前几年大多不景气,而光谱仪器的发展和新产品开发却非常兴旺,是仪器仪表行业最有活力、发展最快的领域,成为光学仪器行业、分析仪器行业的支柱之一。


    光谱仪的飞速发展趋势


1)新颖光谱技术实用化、高性能新型光谱仪器不断涌现。


    傅里叶变换光谱技术(FTS)、激光光声光谱技术(PAS)、感应耦合等离子体(ICP)光谱技术、原子荧光光谱技术(AFS)、气象色谱/红外傅里叶变换光谱联用技术(GC/FTIR)、等一系列原理新颖的光谱技术,在80年代都已走出实验装置阶段,成为真正实用化的技术,并已有大量商品仪器问世。此外,光电二极管阵列快速光谱仪、显微光谱仪以及光谱数据库、光谱图谱检索系统等软系统的发展和扩大,也是光谱技术近期发展的明显成果。


2)光谱仪器计算机化、智能化水平长足进展。


    微型、微量、快速、专用是目前光谱仪器主要发展方向。所谓微型,主要是指光谱仪器体积小,便于携式、便于现场检测,特别是野外检测。所谓微量,主要是指能够满足微量或超微量分析的要求,特别是在生物技术领域尤为重要。所谓快速,主要是指应急分析检测,特别是在食品药品、疾病控制等领域的应急检测。所谓专用,主要是指功能专一,但仪器的可靠性要好。


    分析仪器的未来发展趋势


1、微型化和智能化在线分析仪器时代即将到来


   随着计算机技术、微制造技术、纳米技术和新功能材料等高新技术的发展,分析仪器不但会具有越来越强大的智能,而且正沿着大型落地式台式移动式便携式手持式芯片实验室的方向发展,越来越小型化、微型化、智能化,以至出现可穿戴式或甚至不需外界供电的植入式或埋入式智能仪器。就是因为计算机技术正经历着翻天覆地的变化。随着分子计算机、DNA计算机、光子计算机、量子计算机等的不断推出,计算机也将越来越微型化。而分析仪器和专用计算机的界限也将变得模糊,许多分析仪器实际上就是具有某种分析检测功能的计算机。


2、数字化和仿生化


   上世纪80年代后期,随着计算机技术的迅速发展,带动了分析仪器的数字化和化学计量学的发展,通过化学计量学方法在解决光谱信息提取和背景干扰方面取得的良好效果,加之近红外光谱在测样技术上所独有的特点,使人们重新认识了近红外光谱的价值,近红外光谱在各领域中的应用研究陆续展开。此外,分析仪器的核心是信号传感。例如:化学传感器逐渐发展小型化、仿生化、诸如生物芯片,化学和物理芯片、嗅觉(电子鼻)、味觉(电子舌)、鲜度和食品检测传感器等。生物传感器正在各学科领域,如医学、临床、生物、化学、环境、农业、工业甚至机器人制造等方面得到广泛应用。生物传感器大体有5种:酶传感器、组织传感器、微生物传感器、免疫传感器、场效应(FET)生物传感器等。其原理都是基于电化学、光学、热学等构成。其探头均由两个主要部分组成,一是对被测定物质(底物)具有高选择性的分子识别能力的膜所构成的感受器;二是能把膜上进行的生物化学反应中消耗或生成的化学物质或产生的光和热转变为电信号的换能器。所得的信号经电子技术处理,即可在仪器上显示和记录下来。


3、专用化和自动化


    随着环境科学的发展,为控制和治理环境污染,防止环境恶化,维护生态平衡,环境监测已成为掌握环境质量状况的重要手段,发展对化学毒物、噪声、电磁波、仿生性、热源污染进行监测的专用型分析仪器,已受到愈来愈多的关注,她可用于对污染现场进行实时监测,对人类居住环境进行定点、定时监测,对污染源头进行遥控监测。常规分析仪器体积庞大,结构复杂,能源消耗大,维持仪器正常运转费用高。现在随着新材料、新器件、微电子技术的发展,已使仪器制造小型化、性能价格比优异、自动化程度高的分析仪器。


4、应用日益拓展


    在20世纪前些年,经典的分析技术和分析仪器主要是为现代产业大生产服务的,主要为了适应分析、监控工农业生产、保证产品质量、保障大生产流程安全高效的要求而发展、提高的;当今世纪之交分析技术和分析仪器的用武之地已经大大拓展,最引人注目的是在生物、环保、医学等有关人的生存、发展领域的应用日新月异现代高科技在军事方面的发展也促进了分析技术和分析仪器的应用拓展(例如生物武器、化学武器战争中高速、灵敏、准确的现场毒物检测、生命保障任务也大大扩大了分析仪器的应用领域)。由此可见,在新世纪到来后,分析技术和分析仪器的应用由物人的拓展趋势将更加显著。我们必须看准这个发展潮流,在分析仪器事业的发展思路中摆正位置、选好方向。


5、近年来超分子化学识别理论的


    深入普及,仪器分析方法的选择性已由经典意义拓展至手性水平。无疑,分析方法灵敏度的提高更实际更重要。可以说是21世纪现代仪器分析科学的主攻方向。当然,灵敏度提高包括有化学和物理两种途径。如建立新的检测原理,也必然涉及仪器和相关技术改进。灵敏度提高的最终目标是实现单原子(分子)检测。近几年,也有这方面报道,然而多以激光诱导荧光或共振电离(RIS)为检测原理。笔者认为,单分子(原子)检测是21世纪的主攻方向,是提高仪器分析方法灵敏度研究的动力之一,提高信噪比也是提高灵敏度的关键。


6、新技术革命的关键技术是信息技术


    信息技术由测量技术、计算机技术、通讯技术三部分组成。测量技术是关键和基础。分析仪器作为最重要的测量技术自然是信息技术的重要组成部分。没有新的分析方法、分析技术和相应的全新分析仪器,不能更高、更全面、更灵敏、更可靠、更方便地获取研究、生产、社会、环境等领域中全方位的分析检测信息,新世纪的信息时代就无从谈起。这是我们在世纪之交期间面临新形势的一个特征,也是分析仪器新技术、新元器件、新产品会不断涌现、高科技含量越来越大的缘由。因此,为适应现代高科技研究和产业的迅猛发展,作为信息时代信息获取-处理-传输链的源头技术,分析仪器技术的发展是必然的。
 

昌信科学仪器公司