國產拉曼光譜之儀器發展概況解析:成績與挑戰同在

2020-11-22 儀器信息網

  作為分子光譜領域最為活躍的儀器類別之一,拉曼光譜儀器已經成為科學儀器行業的關注焦點之一,市場爭奪也日益激烈。

  近幾年,湧現了一批致力於拉曼光譜儀開發的國產儀器廠家,相繼推出新產品新技術。作為為數不多的,同時具備科研級拉曼光譜儀到小型、可攜式拉曼光譜儀的設計、製造能力的國產廠商,北京卓立漢光儀器有限公司(簡稱:卓立漢光)在拉曼光譜儀的開發和推廣方面頗有心得,對中國市場也進行了深入的研究。

  儀器信息網:如何評價目前國產拉曼光譜儀的整體技術水平?

  卓立漢光:拉曼光譜技術是一個快速發展的檢測手段和方法,需要大力促進其研究(光譜技術、應用方法)從實驗室走向社會,運用拉曼光譜快速、無損的特點解決公共安全、食品藥品安全、環境保護、在線監測等領域的問題。

  目前,拉曼光譜技術和光譜標準在我國的整體水平和國際化水平都較低,運用標準作為競爭手段的能力更低。在拉曼光譜技術上,我國的研究工作起步並不晚,以張樹霖教授為代表的老一輩科研工作者很早就展開了科研級別的拉曼光譜儀產品的研製工作,並取得了廣泛的國際認同,但國產商業化的拉曼光譜儀在研發新技術上一直滯後於國外,例如差分技術、紅外與拉曼聯用技術、透射拉曼光譜技術、空間位移拉曼技術、超低波數、拉曼光鑷技術、TERS等國外的廠商已經在國內有產品進行銷售,而國內的廠商還處於對常規拉曼研發和完善階段;在科研級別的大型顯微共聚焦拉曼技術的研發上,國內目前只有少數公司在研發上投入去趕超國際科研級別拉曼光譜儀,比如,北京卓立漢光儀器有限公司研製了Finder Vista顯微共聚焦拉曼光譜儀與雷尼紹、Horiba等廠家形成競爭優勢,同時也在國內科研級別的拉曼形成一定的影響力。

  目前拉曼光譜儀的標準建立逐步在各行業展開,2015年8月份,國家質檢總局發布了拉曼光譜儀校準規範(JJF1544-2015),2015年11月15日實施;2015版中國藥典也將拉曼正式以檢測方法列入藥典附錄,《雷射拉曼技術玉石礦物檢測儀器》,《可攜式拉曼光譜快速檢測儀》,但是這些標準難以覆蓋目前拉曼光譜在各行各業的應用,同時也導致在一些行業拉曼技術水平參差不齊,導致用戶對國產儀器的不信任。

  在應用的開發上,國內的科研機構及拉曼廠商的應用開發處於國際較高的水平,尤其是SERS、行業的專用機型開發等方面的應用技術開發,引領著國際的應用。

  儀器信息網:這些年,我國拉曼光譜都取得了哪些突出的成果?

  卓立漢光:近年來,國產儀器研製出了大型及可攜式拉曼光譜儀。國產品牌不僅研製出高端科研級的顯微共聚焦拉曼技術、紫外共振拉曼光譜技術、SERS、拉曼光譜成像等硬實力技術,也研製出了具備完整應用方案的可移動可攜式拉曼光譜儀,搭配一鍵式操作、自動譜圖檢索匹配、譜庫比對及建庫、雲端平臺處理等高性能,可完美滿足客戶對現場的檢測需求。

  中科院大連化物所李燦院士、範峰滔研究員、黃保坤高工等參與研發的7千米級深海原位探測紫外雷射拉曼光譜儀在馬裡亞納海溝成功通過7000米海試驗證,該光譜儀是國際上首次進行深海探測的紫外雷射拉曼光譜儀,也創造了拉曼光譜儀最高深海探測記錄(7449米)。該儀器的成功研發將提升我國在深海礦藏、能源資源(天然氣水合物)、碳循環與氣候變化以及深海生物信息方面的探測能力。近日,通過「發現」號無人潛水器攜帶的深海雷射拉曼光譜探針,科考團隊在我國南海約1100米的深海海底探測到兩個站點存在裸露在海底的可燃冰,經拉曼光譜探針現場探測,證實其為標準的I型水合物。

  儀器信息網:國產拉曼光譜與進口產品相比有哪些優勢?存在哪些差距?

  卓立漢光:國內產品與進口儀器相比的優勢主要體現在以下幾個方面:第一,國產儀器在設計上更符合國人的操作習慣,在軟體開發上,能夠更貼近用戶的使用特點、使用需求開發;第二,在應用開發上,更貼合中國的國情需要,基於目前食品安全、藥品安全的需求,國產儀器開發出能夠滿足和解決用戶的產品;第三,在市場導向下,國產儀器更具有價格和服務優勢,更能滿足市場上的一些單位列裝、批量的採購需求;第四,創新性優勢,國產儀器基於新技術進行創新研發,結合當下先進的技術,應用到產品的開發上。

  國內產品相較於進口儀器的劣勢主要體現在幾個方面:第一,隨著拉曼產品的炙熱,國內湧現出大量良莠不齊的拉曼廠家,導致國人對國產儀器的品質信任度不高;第二,國產儀器缺少民族品牌化的標杆,幾乎很少有一款儀器能夠佔據頂尖市場銷售地位;第三,缺少標準化,隨著儀器、應用的不斷開發,標準的建立有些滯後,使得市場化的需求面臨一系列問題,市場推廣難度大。

  儀器信息網:國產拉曼如果要崛起,目前亟待解決的問題是什麼?

  卓立漢光:如何在保持功能更加強大的同時,又能使儀器穩定耐用、操作簡便,是國產拉曼崛起的基礎需求,而準確、穩定的定量模型的建立是整個便攜拉曼光譜全面應用的一大瓶頸。在拉曼應用的方法學開發上,定量是拉曼所有應用行業亟需解決的問題。在可攜式拉曼光譜儀的應用上,混合物準確的分析相當的關鍵,所以拉曼光譜儀亟需能夠快速、準確的實現多組分分析,並且給出客戶準確的結果。在低濃度、低含量、低信號物質的檢測方法的開發上,各種方法包括SERS穩定性及重複性是一個尤為關鍵的問題,需開發出準確、穩定、重複性強的科學方法。

  儀器信息網:實驗室儀器和手持/便攜儀器,您更看好哪一類在中國的發展?

  卓立漢光:目前高端拉曼產品慢慢走向成熟,而分析型的產品相對來說增長比較快,這說明現在拉曼光譜儀已經向分析型儀器方向發展。我們可以看出光譜檢測的優勢越來越在實驗室研發中體現出來,尤其是在化學、催化、刑偵、地質領域、藝術、生命科學、材料科學等各個領域,拉曼檢測是一種不可缺少的手段。再者,從國家自然科學基金的申請來看,拉曼各領域的應用研究開發的加大,實驗室儀器在中國的發展必將大幅增多。

  基於手持/可攜式拉曼在中國的炙熱程度,加上大量應用的湧現,可以預測未來需求不可估量,必將會引領可攜式儀器市場發展。近兩年,我們也可以看出國內幾個數百臺大單的採購,說明一些檢測單位已經接受並實際應用拉曼的手段解決問題,並且得到良好的效果,所以隨著技術的完善和進一步的提升,手持/便攜拉曼的需求量會成倍的增長,並且在各行業大規模的應用,在中國的近幾年必將掀起採購熱潮。

  儀器信息網:目前中國市場對拉曼光譜儀的需求情況如何?中國市場的年銷量?年增長率?

  卓立漢光:中國在高端科研領域的投入越來越大,隨著國內整體科研水平的提升,實驗室儀器的需求量會越來越大,從近兩年的招標數據量可以看出在逐年增長。目前中國市場對拉曼規模性的應用主要集中在製藥、安防、食品安全等著幾大應用領域,從用戶對技術的認可來看,越來越多的用戶採用拉曼技術去研發、檢測,所以目前中國拉曼光譜儀的需求來說,一個字「大」。

  從中國採招網統計來看,2016年採購拉曼的單位接近200家,其中包括海關總署300臺。截至2017年9月份,從採招網統計來看,已有160多家進行拉曼相關設備的採購,其中也包括海關總署的422臺大單的招標。從目前情形可以看出,2017年拉曼招標將會超出2016年的招標單位的數量,從採招網的信息可以看出,拉曼光譜儀增長勢頭很高。

  根據中國政府採購網有關拉曼光譜儀的中標信息統計分析,近五年,我國拉曼光譜儀市場取得了長足的發展,不僅是中標數量持續攀升,而且涵蓋的領域/行業也越來越廣泛。據不完全統計,2012年中國政府採購網上有關拉曼光譜儀的中標信息不足30條,而2016年相關的中標信息已達100餘條,短短5年的時間中標數量將近翻了兩番,特別是近三年以來年平均增長率更是高達50%;2016年中國政府採購網上有關拉曼光譜儀的中標金額估計超過1.2億元,而2015年同等條件下的估算為8000餘萬元,增長比例亦高達50%!

(供稿:卓立漢光)

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