中国分析仪器的发展和面临的挑战 分析仪是如何工作的

中国分析仪器的发展和面临的挑战 21世纪不同于以往任何时代，它曾遭遇两次世界大战，又面临人口爆炸；易取资源日趋枯竭，但污染与浪费却日趋严重。这些众多的难题与矛盾迫使人类要寻找答案与出路。于是开发新能源、新材料、有效利用现有条件的“开源节流，提高效率，持续发展”便成了非常现实的口号。“生命科学”的出现给人们带来曙光与启示，显示出现代高科技带动全球经济、社会高速发展的新世纪的可能与必然。这种论点的依据也被20世纪经济和社会发展过程中无数的事实所证明。而提到现代化高科技，便不能不提到科学仪器（其核心是实验技术与分析仪器）的特殊重要地位。 中国分析仪器的历史与现状
在世纪之交，中国分析仪器市场出现了一个全新的局面。全民所有制、股份制、私营企业三种不同所有制的仪器制造商齐头并进，在活跃的市场经济中蓬勃发展。一些著名的外资企业也在中国设厂参加到竞争的行列中来。据中国分析测试仪器学会的统计，全国分析仪器的厂家有144家。另据分析测试仪器协会对归口的36家重点分析仪器专业厂统计，自产仪器（不含代销）的年销售额超过1000万元的企业已经达到20个（不包括外资企业）。 作为中国仪器仪表工业重要组成部分的分析仪器，随着国家经济的发展和需求的增大，在未来几年内势必会有迅猛的发展。日前有消息来源称中国用于分析仪器的投资将从1998年的6.8亿美元猛增至2005年的13亿美元。我们认为这个数字还比较保守。因为这两年各行各业的理化分析人员数量已从原来的2万人猛增为4万人。其中有一半的人需要更新装备，至少有1/4的单位要建立现代化的专业分析技术实验室。这更可以说明中国分析仪器市场有着及其广阔的前景。
中国真正意义的现代分析仪器的起步于五十年代后期。起缘于1955年国家制定了《112年科学技术发展规划》。在这样的方针指导下，在上海便以15家企业为中心厂，10余家企业为卫星配套厂，进行工业整合。不久又将上海地区分散的创造、科伟等小型企业集中起来组建了上海分析仪器厂，从事试验室分析仪器的开发。在北京便有了北仪、北光和核仪器的综合仪表厂。南京建立了南分厂。在整顿和加强我国现有的分析仪器力量的同时，还得到了原苏联援建的156个项目。
经过五十年代的统筹部署，分析仪器正在准备万舸齐发的时候，中苏关系破裂。一夜之间仅有的援助中国分析仪器建设的三位苏联专家回国，就此杳无音信，使中国企业遭受重创。于是，一批从来没有学过什么是分析仪器的中年工程师带领着刚刚走出校门的的青年人担负起了试制新产品的重任。在六年期间完成了质谱、核磁、色谱、红外、热磁、热导和电导七个系列的产品。
八十年代中国进入了改革开放。国务院决定将仪器仪表单列管理，成立了国家仪器仪表总局，在全国范围内投入资金和人力促进仪器的大发展。八十年代初期，由国家科委，科学院和国家仪器仪表总局组织开展了23项大型精密仪器的会战。组织全国科研、学校和制造业的力量，瞄准当时地世界水平，研制新一代分析仪器。其中具有影响力的是由科学院大连化物所、兰州化物所和北京分析仪器厂、上海分析仪器厂研制的有五种检测器的气相色谱和高效液相色谱仪。
在这一段时期分析仪器行业出现品种由少变多，实验室与流程仪器并举，由单机变成成套装置，电子技术、计算技术和智能系统开始发展的局面。
这种发展可以从国产仪器的品种反映出来：如前所述，在销售额超过1000万人民币的20个企业中，除了原有国营企业外，其中私营企业和股份制的就占14个。其销售额占上述20个企业销售总额的37.8％。这些私有企业中北京的东西、普析、吉天等已经形成科研生产一体的综合性分析仪器企业，上海光谱仪器则瞄准国际市场，其销售额中很大部分是直接出口或以定牌加工的OEM形式出口。有的企业利用新技术在流程和环保仪器中开辟了新天地。有的企业紧追国际发展动向，在生命科学，环境科学方面已经初见成效。有的企业以生产分析仪器配套产品和部件为主，弥补了市场空白。 中国分析仪器市场发展的前景预测
据一份美国的报导，分析仪器的全球需要量已高达217亿美元。绝大多数仪器产品仍然以5％乃至两位数的速度增长。虽然一些仪器的发展已经度过了成熟期，例如气相色谱仪，在美国已经出现负增长（－5％）的趋势，但是年销量仍然以7－8亿美元遥遥比较好于其他仪器。原子吸收也是负增长（－5％），但同样仍有1.8－2亿美元年需求量。即使是这些所谓成熟期已过的产品，在发展中国家特别是中国仍然是正增长速度。中国市场中GC、LC、AA等仪器的进口比例仍然很高。我们的国产分析器应该像白色家电行业的电视机、录像机、VCD和DVD机、冰箱、洗衣机还有手机那样用科技含量，质量和价格优势来占领国内市场，并在这个基础上发展成为中低档分析仪器的世界制造中心。市场的占领，是两位数增长也满足不了的。
分析技术仪器化，分析仪器自动化”仍然是主导发展方向
目前随着生命科学及其有关领域的发展已出现了无数新型的、繁多的分析课题。这些课题对分析技术提出了相应的仪器化。分析方法和技术是分析仪器的导向。定型的分析测试方法都需要转化为仪器装置。每一个应用领域都会给分析仪器提供一个发展壮大的舞台。例如现实需求的携带式，埋入式，以及扩展成为遥测遥控网络化分析系统就有很大的发展空间。
分析仪器自动化除了要利用当前发展的电子技术和计算技术实现以外，还会要综合地利用正在热门化的嵌入式智能化平台技术、超微精密加工技术。要建立理化分析实验室的Lims系统，并通过总线技术向在线和网络化接口。
综合市场动态需求实现柔性生产，以及和以边际条件提高生产效率已是流程工业的较佳方案—这更是引人注视和思索的大课题。
利用尖端技术成果，向尖端科学技术领域渗透是提高分析仪器水平的必由之路
分析仪器应当服务于尖端科学和新技术，同时分析仪器又应当充分利用尖端技术的成果。这种相互渗透使分析仪器本身业已形成一种新技术的代表得到重视和发展。随着现代微电子学、微加工技术、信息技术、新型材料和计算机科学与分子生物学综合交叉形成的高新技术的发展，分析仪器获得了实现微型化的可能。模块化、微型化和智能化是分析仪器发展的主要方向之一。“Lab－on－a－chip”（实验室晶片）或“μ－TAS”（微型全分析系统）给分析仪器的微型化提供了实践基础。DNA基因晶片，生物晶片，CE晶片的成熟都会带来分析仪器的革命。向这些尖端科学技术渗透是分析仪器的使命。
分析仪器的发展应该向生命科学仪器，环境科学仪器和过程分析仪器倾斜
分析仪器要紧跟科技尖端。我国尖端科学发展的制约瓶颈之一就是分析仪器手段跟不上需要。生命科学的发展，越来越向最基本的机理研究发展。而我们分析仪器在这方面基本上还是空白。全球基因排序研究的市场有5亿美元，其中仪器就占有1/3，现有的芯片排序器就销售了7000万美元，而且以每年15％的速度增长。聚合联酶反应分析仪器的市场为3.5亿美元，仅仅是耗材就有3亿美元的需求。我国虽然开始涉及这方面的仪器，但是随着生命科学的发展，生命科学的仪器可以说是一个未开垦的处女地。
在二十一世纪，环境科学已经渗透到人类活动的各个领域。所需的监测仪器必须满足对工业以及人类行动越来越苛刻的要求，满足对工业中新工艺、新材料的采用而不断出现新的要求。全球环境监测仪器的年需要量为25亿美元。可以说，在人与自然的交往中，每一件新事物的出现，随之而来的就是要评估对环境的影响，要进行监测并加以控制。我国的分析仪器在大气监测，水质监测做出了一些成绩，国产仪器中，大气监测仪器的占有率在70％左右，水质监测仪器的占有率在60％左右。但是在污染源、污水排放等场合还满足不了需要，对复杂化合物研究分析所需要的GC－MS，LC－MS只能依赖进口，对大气遥测，激光雷达等环境光学与环境监测遥感仪器还有待发展。
规模经营和国家宏观调控将是未来分析仪器健康的发展的道路
无论社会主义的市场经济或者泛指的市场经济都要求在市场内形成一定的竞争法则，制止无序竞争，在自由发展的同时应该有国家或者行业的宏观管理，政府对影响国民经济和发展方向的项目应该用注入资金和质量监督的手段加强管理。专业化协作和社会化、全球化生产也是必然调控原则。
最近十年诞生的新型的小型企业给分析仪器注入了活力，但是当今的一些手工作坊式的经营，急功近利的企业方针，像一个硬币的两面一样越来越反映出它的不足。在行业内专业分工有序的竞争规则必然会导致未来的兼并和规模经营。