樣品前處理及其他實驗室儀器設備
點擊：522 日期：2019/3/7 17:05:34
近年來，各類食品安全、環(huán)境污染問題日益頻發(fā)，實驗室儀器設備，特別是分析儀器及其相關的樣品前處理等產品需求逐年增加，政府機關和各個分析檢測機構對分析測試實驗室的投入力度也逐步加大，儀器設備市場增長迅速。根據中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，位于化學分析流程后端的分析儀器銷售收入逐年增加，與化學分析儀器配套使用的輔助設備也呈快速上漲趨勢，部分實驗室儀器設備生產廠商已開始注重關鍵技術的自主研發(fā)，提高我國儀器裝備產業(yè)實力，特別是在以前化學分析領域發(fā)展過程中未受到重視的領域，諸如樣品前處理產品和其他實驗室通用設備(實驗室常規(guī)加熱和冷卻設備)在新一輪的增長中表現(xiàn)較為突出。
在典型的化學分析流程中，樣品前處理環(huán)節(jié)占去大部分時間，據統(tǒng)計超過60%，此外，樣品前處理也是分析誤差的主要來源。由于行業(yè)標準的持續(xù)升高，新的樣品前處理技術正逐步成為提高分析結果速度和精度所必要的先決條件，國內樣品前處理技術也因此邁進新的高度――特別是樣品前處理技術的自動化趨勢越來越明顯。樣品前處理實現(xiàn)自動化可帶來諸多優(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品的風險，同時也能控制好溶劑和強酸等化學品用量和排放量，有利于降低環(huán)境污染的風險。此外，強大的軟件操作界面是自動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，并靈活設置、保存和調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，自動化的樣品前處理設備不但技術發(fā)展迅速，而且市場也在不斷擴大。
在這種行業(yè)背景和產品自身特點的推動下，分析配套的樣品前處理產品行業(yè)發(fā)展也迎來了新的歷史機遇，以計算機應用為標志的化學分析及相關儀器正在進行新的行業(yè)變革，計算機控制的分析數(shù)據采集，實現(xiàn)樣品前處理及分析過程的連續(xù)、快速、實時和智能。分析儀器及樣品前處理產品正在以更高的靈敏度、更高的準確率、更低的成本、更專業(yè)化、智能化、自動化、簡便的操作界面等趨勢向新的方向發(fā)展。部分儀器生產廠商已開始注重前瞻性技術的研發(fā)，部分產品和技術已達到國際先進水平。
全國樣品前處理產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技術方向發(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品，提高產品功能和檔次；(2)總結國內近十年實驗室自動化產品的設計經驗，提高自動化產品的適用性，改善用戶體驗；(3)推進新型技術的產品化，創(chuàng)新性地研發(fā)新型產品，擴展現(xiàn)有市場；(4)從“綠色化學”的角度研發(fā)新型實驗室設備。目前，自動化樣品前處理的典型產品在有機分析領域主要有全自動固相萃取系統(tǒng)，全自動GPC凝膠凈化系統(tǒng)，自動化濃縮系統(tǒng)，高壓溶劑萃取系統(tǒng)等，在無機領域則主要有自動電熱消解儀和微波消解儀。
根據對國內招標網和采購市場的不完全統(tǒng)計，上述產品市場規(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，該領域市場容量可翻番達到16億元，產品的增長主要動力來自分析測試能力建設要求的提高，以及從手工操作向自動化操作轉變所帶來的產品換代。上述主要產品市場容量大致如下，全自動固相萃取系統(tǒng)市場規(guī)模大致在30,000萬元左右，全自動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，半自動電熱消解儀市場規(guī)模在2,400萬元左右，全自動電熱消解儀市場規(guī)模在2,000萬元左右。未來，隨著國家產業(yè)政策的支持，下游行業(yè)需求的增加，上述產品市場容量會進一步增加。
此外，分析儀器及樣品前處理產品領域的快速發(fā)展帶動了相關實驗室設備的發(fā)展，如實驗室分析活動中常用到的加熱和冷卻設備，以水循環(huán)冷卻恒溫器為例，據估計該產品的市場容量在20,000萬元左右，每年的市場需求至少在20,000臺以上，隨著國內實驗室建設標準和下游用戶體驗要求的不斷提高，這類產品的技術水平也隨行業(yè)標準的提高而顯著改善。
冷卻產品主要是為實驗或儀器提供低溫恒溫條件，目前該產品的發(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、換熱和熱隔離設計要好，并減少能量損耗，另一方面要求產品功率規(guī)格豐富，能很好地匹配下游用戶的需求；(2)溫度可控性，普通冷卻設備要求溫度波動在±1℃范圍內，高恒溫性能儀器則要求溫控范圍在±0.1℃內，甚至更低，此外，開放冷卻時要有合理的水流(以水作為載冷劑)分配；(3)耐用性，由于絕大部分致冷產品中有壓縮機、水泵和電磁閥，三者均為機械運動件，因此耐用性是產品技術的重要基礎和保障；(4)低噪音性，同樣由于有機械運動部件，對致冷過程中的噪音需要控制好，做好減震設計；(5)易維護性，換熱器表面、水箱等處必須易于清理。
而加熱產品主要為實驗提供高溫恒溫條件，目前的技術趨勢有：(1)安全性，由于加熱溫度常高于60℃，最高可達450℃，因此產品設計必須考慮防火因素，同時應充分提示用戶防止燙傷；(2)溫度可控性，一方面，溫度波動應足夠小，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，影響實驗結果；(4)溫度范圍寬，加熱溫度可高達450℃，因此加熱體材質(主要性質有耐溫和導熱)非常關鍵；(5)耐腐性，實驗室需要加熱的情況中常常用到強酸和強氧化劑，這就要求產品整體設計要能耐受或避免化學腐蝕；(6)自動化，特別是對化學接觸風險較大的實驗，自動化設計可顯著降低化學接觸風險，同時相對人工還提高了操作的可重復性。
隨著國家產業(yè)政策的支持、下游行業(yè)需求的增加、行業(yè)標準的提高，樣品前處理及其他實驗室儀器設備市場容量和空間會進一步加大。未來，行業(yè)會迎來新一輪的增長。
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