中国小型质谱仪的市场需求和产业发展分析

      中国突出的食品安全及出口贸易等问题给质谱技术和产业带来快速发展的契机，便携商用质谱仪在中国有更加广泛而迫切的需求.
      由于现阶段需求的质谱仪主要用于研究的目的，仪器功能复杂、使用和维护要求高，需要专业人员操作，所以只能在实验室里使用. 目前商用质谱仪的生产基本上都被国外几家知名公司所垄断，如美国应用生物系统公司(ABI)、安捷伦科技公司(Agilent)、布鲁克·道尔顿公司(Bruker Daltonics)、沃特斯公司(Waters)、美国热电集团和日本岛津公司(Shimadzu)等. 但是这些厂家还没有批量生产小型便携质谱仪. 而小型便携、操作简单的质谱仪将是预防食品安全问题产生的重要技术手段，各种野外环境的现场检测、现场诊断、流程监控、排放物检测与控制、突发事件的处理、尤其是化学和生物武器的检测等诸多需要现场使用质谱仪的场合都对质谱仪的小型化提出了迫切的要求.
2 研发力量和产业基础分析
      质谱仪属于一种精密的分析仪器设备，其制造涉及机械超精加工、电气自动控制、分析软件编程以及设备设计集成等多种专业技术，不仅需要有强大的机械、电子工业基础，而且需要有理论研究基础深厚的科学仪器研制专家的设计指导. 因此目前制造技术主要集中掌握在国际知名的几家科研仪器制造公司.
      质谱仪按照技术原理可分为：磁质谱仪、离子阱质谱仪、四级杆质谱仪、飞行质谱仪和回旋共振质谱仪等，近期又出现一种称为轨道阱(Orbit Trap)质谱仪. 另外上述几种类型还可以根据不同需要相互组成复合的质谱仪，如四级杆离子阱质谱仪等.
      无论是何种类型的质谱仪，其构成都可以概括为(1)离子源：用于产生样品离子；(2)离子光学系统：用于将离子从离子源传输到离子质量分析器；(3)离子质量分析器：用于分析各种离子质量；(4)离子探测器：用于检测离子信号；(5)真空系统：为上述各部分提供必要的工作环境；(6)信号记录和处理系统：用于得到质谱图.
      从其构成可以看出质谱仪是精密机械、电子技术和信息技术的高度集成，而其技术原理也需要物理、化学、生命学科以及相关的实验学科的高度交叉. 另外，研制经验的积累和技术人员的培养也是非常关键因素. 正因为制造质谱仪具有如此高的技术门槛，所以质谱仪的研制即便在高科技产业中也是尖端产品.
      由于质谱技术的重要性，特别是在国防中也有重要的需求，所以自新中国成立以来，就开始重视质谱技术的研究和仪器的研制. 但是由于基础条件不足，加上历史的原因，研究时断时续.
      改革开放以来，中国政府积极鼓励质谱仪核心技术的研发. “十五”期间，科技部在科技攻关重大项目“科学仪器研制与开发”中设立课题“质谱联用仪器的研制与开发”. 通过该课题，包括四级杆GC-MS、线性离子阱GC-MS和线性离子阱LC- ESI-MS在内的质谱联用整机以及一系列关键技术、关键部件研制取得了成功. 具有自主知识产权的质谱仪及质谱技术的研究和产业化开始有了实质性的进展. 但是目前在国内，以质谱仪为代表的分析仪器设备存在核心技术不足、“空心化”现象严重等问题依然没有根本解决，国内逐年扩大的质谱仪市场一直被国外公司垄断.
      质谱仪作为一种尖端的设备，仅仅能够运转起来是不够的，其性能指标决定了其价值. 质谱仪的性能指标包括以下4个方面：(1)灵敏度：在一定的分辨率下，产生一定信噪比的分子离子峰所需的样品量. (2)分辨率：把相邻2个质量离子分开的能力. (3)质量范围：质谱仪所能测定的离子质荷比的范围. (4)质量稳定性和质量精度：质量稳定性主要是指仪器在工作时质量稳定的情况；质量精度是指质量测定的精确程度. 这4个指标并不是全部越高越好. 对于不同类型和不同用途的质谱仪各有侧重，所以制造出一台适用的质谱仪，还需要对适用对象具有深入的了解和研究.
      国外知名公司的成熟产品一般都是在本国雄厚的制造业基础上，经过多年研制才推向市场的. 依靠传统的方法，中国是难以赶上的. 况且由于质谱仪属于高端技术产品，又在国防中有着重要的作用，掌握质谱仪制造技术的国外公司对于中国都采取封锁技术、攻占市场的策略.
      目前，质谱仪器正向更高效率，小型化方面发展，出现便携式质谱仪. 一些仪器联用技术如GC-MS，HPLC-MS，GC-MS-MS，ICP-MS等正大行其道. 无论是从事质谱技术研究人员，还是质谱仪生产厂商都已看到这个巨大的需求市场，都在积极进行研究和开发，涉及便携质谱仪制造的一些关键技术已经成熟，国际质谱仪市场正处于从大型质谱仪向小型质谱仪转型的时期. 这使得质谱仪的制造开始超越了一般科研仪器的生产，成为一个新兴的精密仪器制造产业.
3 应对策略和方法
      对于质谱技术和产品，中国一方面具有重要的需求和巨大市场，另一方面又只有非常薄弱的基础，为此我们提出如下2点建议：
      (1) 寻找突破口，以市场诱导制造技术的引进，重点放在小型商用质谱仪的研发和产业化，争取在质谱产业市场占有独特的地位.
      在2005年国家自然科学基金委员会主办的一次针对质谱产业发展的战略研讨会上，专家建议要形成高端基础研究(基金委)、中端成果转化(科技部)和底端产业化(公司)三级发展链条和健全模式. 国家在基础研究和成果转化已启动一定力度的投资项目，相对而言，能够生产质谱仪的公司非常稀少，虽然原来从事研发的科研人员也成立有公司、或与一些公司合作，但仅仅是以公司的方式开展进一步的研发，所以底端产业化几乎为零.
      国外大的质谱公司在大型仪器上已经积累了数十年的制造经验，树立了难以动摇的市场品牌，但在小型商用质谱产品方面也才刚进入研发阶段，尚未批量生产. 在目前的市场环境下，国产质谱仪应首先向专用领域发展，从而避免与进口产品直接进行正面交锋，而且由于小型质谱仪主要是用于环境保护和食品安全领域，发达国家对技术引入不会设置太多的障碍. 著名的质谱仪公司对于中国的巨大市场需求早就寄予极大的期望，他们大部分都在中国设立了市场销售的公司，小型质谱仪技术要求不高，关键在于小型化和集成度，而为了扩大市场，他们有可能为降低制造成本，将制造整机放到中国，这就为我们提供了学习和合作的机会，也因此能培养出一批适合于产业化的工程技术人员.
(2) 官、产、学、研、商结合，聚集国内各方力量，形成合力，引入风险投资，用自主创新的质谱核心技术将质谱产业做强做大.
      质谱技术产业是科技产业里的高端产业，即便在国际上也只是几个资金雄厚而具有长期研发经验的大型公司能为之. 相比而言，中国现有的技术力量和资金难以匹敌，而且由于历史和体制的原因，这些有限的资源还处于分散状态，没有形成综合力量. 对此，国内相关的学者和专家以及业内人士早就呼吁通过有效的组织模式，将各种资源和人才队伍进行有效的整合，推动质谱技术产业的快速发展，在国外公司大举入侵之前，以自主知识产权技术抢占市场先机.
      要实现上述的战略目标，笔者建议可从以下3方面考虑实施：
      (1) 以市场运作方式，引入风险投资，加强质谱技术产业公司资金实力和公司行为. 中国的质谱技术产业十分薄弱，能够整机生产的公司寥寥无几，并且基本上没有研发实力，生产能力也不够完善. 缺乏资金是重要的原因，目前的市场需要已经可以对风险投资有足够的吸引力，而且中国的风险投资业正在兴起. 引入风险投资，加强公司的实力已经到了恰当的时机.
      (2) 政府科技项目投资研发，必须考虑产业发展的因素，与企业联合成立工程中心之类的产业技术开发和转移机构，将之作为科研项目成果和产业公司技术过渡的桥梁，把产、学、研结合的纽带切实连接. 科研与生产脱节是中国科技的软肋，质谱技术既具有很高的研发价值，又具有高额利润的市场价值，所以必须突破体制障碍，贯通产、学、研的行业和领域. 而且质谱仪的生产，将会给生产基地附近的精密机械加工和软件产业的发展带来巨大的提升.
      (3) 利用技术行政手段，抓住政府重视食品安全检验的时机，以国产低价的产品进入各级质量监测部门，迅速以市场销量带动研发动力，再扩展到其他各个领域. 日益严重的环境污染和人民生活水平的亟待提高等因素，已使得食品安全提升为中央政府最为关注的问题之一，为质谱技术行业提供了前所未有的发展机遇. 如果中国质谱技术行业错过了这个时机，将重现如芯片技术等被国外公司垄断的情形.
     以上3方面思路，就是将官、产、学、研、商密切结合，集聚各种资源将是中国质谱技术行业快速提升的有效办法. 只有这样，才可以先在中国市场与国外的公司抗衡，并不断渗入到国际市场. 其实，中国其他制造业，如电器和汽车产业也是走这条道路的，不同的是质谱技术产业的科研成分更大，技术更趋尖端，所以需要更有效的组织.

                                                                                        本文编辑：范伟伟