“下一代分析仪器”路在何方--第九届中国分析仪器学术大会召开

  第九届中国分析仪器学术大会（ACAIC 2024）于2024年11月15日在广东省深圳市登喜路国际大酒店成功开幕，11个高品质大会报告在大会开幕式后精彩呈现。

  国内科技仪器企业迎来良好发展机遇，慢慢的变成了业界的普遍共识。当前，许多国产仪器在中低端已基本满足市场需求，且占据相当市场占有率；此外，少数国产仪器已达到 “人有我优” 阶段。为此，从实际出发，业界当认真思考：中国分析仪器如何抓住机遇，快速提高国产仪器

  应用规模，打造一批专精特新企业、有突出贡献的公司；同时，业界也需把握分析技术发展的新趋势，实现高端仪器国产化替代，或可进一步畅想“中国仪器引领世界”的宏伟目标。以“下一代分析仪器”为主题，第九届中国分析仪器学术大会（ACAIC 2024）于2024年11月15日在广东省深圳市登喜路国际大酒店成功开幕。本届大会由中国仪器仪表学会分析仪器分会主办，中国科学院深圳先进技术研究院承办，深圳市真迈生物科技有限公司、广东省麦思科学仪器创新研究院、宁波大学材料科学与化学工程学院、暨南大学环境与气候学院、中国计量大学计量测试工程学院等单位协办，仪器信息网作为战略合作媒体对本届大会进行报道。大会为期两天，吸引国内外600位仪器创新人才齐聚深圳。

  大会由院士、专家领衔，11个高品质大会报告，深度解读仪器政策/产业新趋势10个专题论坛，100多场报告，广泛研讨仪器新技术/新应用特设仪器/部件/壁报展区，全面展示我国分析仪器的创新实践聚焦粤港澳大湾区策源地建设需求，促进业内的交流与合作。

  11月15日，大会开幕第一天，中国仪器仪表学会分析仪器分会理事长方向主持大会开幕式并致欢迎辞，中国仪器仪表学会副理事长/中国科学院合肥物质科学研究院刘文清院士，南京大学副校长、中国科学院深圳先进技术研究院郑海荣院士，工业与信息化部装备工业一司通用机械处华霄桐分别致辞。

  随后，大会还颁发了“朱良漪分析仪器创新奖“，以表彰在分析仪器创制和应用推广工作中做出突出贡献的个人和团队。

  电化学显微镜是在微观尺度观测电化学过程的重要工具。在单细胞、单颗粒、单分子水平的电化学分析中，对电化学显微镜的灵敏度和时空分辨率提出了更加高的要求。李景虹院士课题组结合表面等离子体光学技术与电化学技术，发展了表面等离子体电阻抗成像，在单个细胞中进行钙离子的原位实时成像和GPCR刺激响应研究；开发了电化学电流成像技术，用于单个纳米颗粒的电催化活性成像；发现了表面等离子体的积分成像原理，提升灵敏度到单个生物大分子的免标记成像的程度，并提出了超分辨成像的方法。电化学显微成像技术的发展，将促进界面反应过程研究、能源材料设计、药物筛选与研发等。

  环境污染与气候平均状态随时间的变化是生态环境建设的两大关键问题。传统的大气污染监测主要依赖于地面空气质量自动监测子站，但空间分布有限，难以全面、实时地反映大范围内的大气环境状况。环境光学监测技术以其高扩展性、高灵敏度和宽目标检测的技术特点，在污染/温室气体监测中有着非常明显的优势，已成为环境监视测定技术发展的重要方向。然而，随着“减污减碳”战略的推进，污染源/温室气体的来源、排放成分、排放浓度等发生了重大变化，对监测技术的发展提出了新的更高的要求。卫星遥感和无人机遥感等新技术的发展，使得从空间上获取污染物数据成为可能，形成星空地一体化的多污染物监测体系。该体系结合卫星、无人机和地面监测设备，以实现对大气污染物和温室气体的全面精准监测。为我国构建从山顶到海洋的生态环境保护和监测体系提供技术和装备支撑。

  我国在科学仪器方面的情况，虽中低端有进展、部分产品存在竞争力，但高端仪器仍被国外垄断。国家对此有清晰认识与迫切需求，政府、产业、用户各方一直在努力。“基础科研条件与重大科学仪器设施研发”重点专项（以下简称条件仪器专项）基于加强我国基础科研条件保障能力建设的使命定位，着力提升科学仪器、科研试剂、实验动物、科学数据等科研手段以及方法工具自主研发与创造新兴事物的能力。条件仪器专项在科学仪器、科研试剂、实验动物、科学数据4大任务板块部署200多项研究任务。

  条件仪器专项取得一系列成效，对国家基础研究学科、科学技术创新发展、相关领域创新发展、仪器行业创新有着支撑作用。另外，打铁还需自身硬，要有技术实力、专业技术人员及产业基础，产品要获市场认可并与开发团队互动，还需多元持续的资金和政策保障。中央财政经费是引导，需全社会资本及有力政策共同助力发展。

  为实现设备间的无缝协同和数据共享，该报告的技术规范制定和推广了生物样本制备与分析检测装备智能通信协议标准TS-ICP-BE-PAl。该标准基于OPC UA框架，具有数据标准化、信息建模、安全性和可扩展性等特性，针对生物样本制备与分析检测装备的智能通信需求而设计。通过统一通信协议，TS-ICP-BEPAI将促进技术交流、产业升级，加速科研成果的转化应用，提升行业竞争力。项目的实施符合国家战略方向和国际标准化组织要求，具有创新性、紧迫性、法规政策符合性、必要性和可行性。通过汇聚行业力量，构建协作网络，确保项目顺顺利利地进行，推动行业向智能化、标准化发展。

  食品安全关系国民身体健康和生命安全，事关民生福祉。质谱检测技术是保障食品安全的重要手段。质谱仪器技术发展与相关关键材料、核心元件等方面的发展高度相关。

  目前，质谱离子源存在需要前端色谱分离的问题；敞开式离子源存在用于食品分析时有选择性差和机制干扰的问题。解决策略是用高特异性吸附材料修饰离子源提高选择性和灵敏度，通过元件改进，如结合分离材料与离子源元件，合成特异性吸附元件等应用于食品检测，以实现快速准确检测有害于人体健康的物质。同时创新方法，将材料、元件与国产原位质谱集成，实现检测时间大幅度缩短和高选择性检测，形成标准操作方法和检测技术。国产质谱在关键材料、核心元件、创新技术方面应用效果非常明显，慢慢的变好地助力饮食业发展和服务民生需求，保障食品安全。

  单分子荧光检验测试平台是指通过特珠的激发方式，获得单个分子的发射光，具有高灵敏度，能够解释单分子异质性，在分子互作、分子生物学研究等领域得到应用。但

  单分子荧光检测技术存在非特异性信号的干扰的问题，使其在分子检测与定量领域难以施展。苏昕教授课题组发现某些酶与分子相互作用的“神奇”现象，进而发展了多个适用于单分子荧光传感与检测的先进分子探针体系。从灵敏度、特异性、检测时间、样本范围等方面改善了分子诊断技术，在病原体检测、肿瘤标志物检测等领域得到应用。

  基因测序仪综合了光学、微流控、化学、半导体、分子生物学、算法等多种高度交叉的专业学科。基因测序仪的各项底层核心技术，能成为生命科学平台的技术引擎，用于多种组学仪器的创新开发。

  主流测序方式是间接式荧光测序，其原理是利用碱基配对，对每个碱基单元赋予颜色，通过检验测试颜色来确定序列，真实的操作中是循环进行的，如对未知 DNA 序列加入不一样的颜色的碱基试剂，根据配对情况确定未知序列的碱基，测序仪原始图像是点，需算法和循环过程解读来确定序列。

  基因测序技术原理看似简单，但将其做成可靠、成本可控、稳定的产品需解决涉及 20 多个学科的技术问题，真迈生物经过多年积累形成一套技术体系，包括系统、光学、硅流控、芯片、化学等不一样技术。2024 年新推出的仪器在数据产出效率、准确率、成本方面相比美国领先产品有优势，领跑基因测序方向。并且与相关企业合作的对测序芯片优化改造用于单细胞空间转录技术，已商业化并为科研用户服务。联合国内企业和科研单位开发的高通量层面分析，填补了分子生物学工具环节的国产化空白。

  国产基因测序仪器在应用方面有三个发展层次：一是取代进口产品；二是开发新应用场景，基因测序技术应用场景广泛，从基础科研到生育、农业育种、环境微生物等领域都可赋能；三是合作开发新平台，利用积累的底层技术可拓展到新的信息科学工具开发。

  以高温过程为标志的热诱发和热驱动的热化学反应，大范围的应用于能源、化工、治金、材料等工业领域，涉及的反应类型包括热分解、热裂解、气化、燃烧、焙烧等。热化学分析方法与相关仪器是热化学反应过程表征与测试的重要手段。此前一直基于对静态试样的程序加热，例如利用至今最普及使用的热重方法，不但升温速度慢、受扩散影响严重，而且难以适合如爆炸、热裂解、煅烧等快速反应和热不稳定物质发生的反应。为此，提出利用微型流化床（MFB: Micro Fluidized Bed）反应器开展气固反应微分测试与分析的方法，并研发相关科学基础、研制系列测试仪器、进行推广应用、验证新方法新仪器的有效性。

  人类靠科学仪器去认识世界，探索自然规律。从显微镜、X射线衍射，到扫描隧道显微镜、膜片钳、核磁共振成像、质谱等新技术、新仪器的出现和应用，都大大增进了人类对于物理、化学和生命世界的了解，推动了多科学的发展。先进科学思想和学说的提出，需要用新方法新手段，才能加以直接的验证。生命科学是一门研究生物物质及其活动规律的学科，实验手段、仪器成为影响生命科学发展的主要的因素。当今的生命科学已从描述性、实验性的科学向定量科学过渡。现代科学仪器的发展与方法学的突破有密切关系，新方法的突破会带动多个学科的发展。随着理论突破和技术发展，生命科学仪器向超高速、超分辨和超微量发展，向超小型、智能化和活体方向发展。

  科学仪器的研究研发人员和仪器企业管理的人普遍希望可以获得丰富的科学仪器的技术信息、行业信息和市场之间的竞争情况等信息，但如果各方独立去做，可能会面临缺少分析方法，缺乏专业的数据库等难题。情报学研究人员有信息分析优势，却缺乏专业的解读能力。仪器产业从业者与情报学研究人员的结合很有必要。

  以质谱仪为例，从横向层面让大家探索该领域概况，深入分析可与联合分析仪器学会合作。从时间趋势看，1960 年之前有质谱仪专利，发展历经发展期、成熟期至瓶颈期，不同时期专利数量不同，中国 2005 年起步后发展快；专利申请量上，美日最多，中国起步晚但发展良好；法律状态方面，全球部分专利失效，中国失效率低于英美日，审中专利比例高，反映中国申请活跃；类型上，全球多为发明专利，中国实用新型专利占比较大，创新性待提高；生命周期上，全球 2012 年进入成熟期后现处瓶颈期，中国仍在上升；地域分布上，技术来源国美国最多，中国排第四，目标市场国中美日较高，中国专利多在本国申请，国内北京等地申请量多；技术主题集中在特定电气和测量测试领域；目前有68 条专利是关于质谱仪跟 AI 结合的，当前尚处于萌芽期。

  董诚建议，要加强国际专利布局、提高专利质量，更要加强科技情报分析能力。科技情报分析能力，可自身建设，或与情报机构多多合作加强建设。

  方向认为，未来分析仪器技术发展的两个主要方向：一是与 AI 深层次地融合，可赋予分析仪器更强大的功能和智能化水平，包括过程分析、医疗智能体系、数据处理等方面。二是仪器微型化，若结合人工智能技术，可增强对物质世界的判断分析能力。此外，为解决复杂体系分离和标准问题，高通量、高质量仪器也需要我们来关注；原位分析也是未来发展的新趋势；灵敏度、分析速度、分辨率向极端挑战等发展趋势。

  1、自主中高端分析仪器得到普遍应用，国产分析仪器规模由591亿元提升至1277亿元，市场占有率由45%提升至60%（中国市场按7%增长计算）；2、培育一批领军有突出贡献的公司，至少3家企业规模提升至30亿元，进入全球前20；3、精密加工技术、特种材料，关键零部件等实现自主可控，分析仪器国产化率达到100%；4、产业链配合紧密，产学研用战略合作支撑产品发展趋势，助推技术创新和产品应用。打造我国科学仪器创新、研制和产业化的完整自主可控且有韧性的供应链。对此“2030年分析仪器发展愿景”，方向也给出了相应的发展建议：

  2、培育一批领军企业和专精特新企业。领军企业有着企业规模大（进入TOP20）、较强的科学技术创新能力、市场占有率高等特征，专精特新企业具有专业化、精细化、特色化、新颖性等特征。如何培育这两种企业，方向理事长给出了不同的培育办法。领军企业应建设强大的技术创造新兴事物的能力，实施并购以拓展产品和技术，打造服务型企业，实施全球化策略；专精特新企业可聚焦特色产品、技术和服务，打造细分市场竞争力，通过并购快速获得先进的技术，单品出口抢占国际市场。3、培育一批源部件、探测器部件、执行部件等核心部件的制造企业。4、加强仪器成果转移转化。从加强团队和机构建设、加强转化双方信息流动两个方面入手，建库、建群、建平台，促进高校科研院所与金融机构和相关企业的对接交流发展。