電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)以獨特的接口技術將ICP的高溫等離子體電離特性與質譜儀的高靈敏度、快速掃描等優勢結合,已發展成為一種應用廣泛且受到高度評價的元素分析工具。
商品化的ICP-MS於20世紀80年代推出,如今生產ICP-MS儀器的廠商由最初的2家增加到10家以上。國際上的主要生產商有安捷倫、賽默飛、珀金埃爾默、島津、耶拿等, 國產儀器廠商近年也在積極研製ICP-MS產品,廠商分別有聚光科技、譜育科技、鋼研納克、東西分析(原GBC)、天瑞儀器、博暉創新(原Advion)、毅新博創、北京衡昇儀器等。(點擊了解更多:精進不休:ICP-MS新技術新應用專題)
近年來,隨著各領域的管理要求日益嚴格,ICP-MS在國內各監測領域的需求劇增,中國ICP-MS儀器市場呈現穩定增長態勢。據儀器信息網測算,2018年中國市場ICP-MS銷量約1300臺左右。
目前ICP-MS技術除了大量用於元素分析外,在同位素比值分析、形態分析等方面的研究和應用也非常活躍。在四極杆、扇形磁場和飛行時間三類不同質量分析器的ICP-MS產品中,四極杆ICP-MS的價格最低,也是目前標準法規中最常用的元素分析技術,因此該品類佔據大部分的市場份額。
這一品類市場的主要競爭者有安捷倫、賽默飛、珀金埃爾默,三家頭部企業佔據了約90%的市場份額,島津和耶拿於2016年前後加入ICP-MS中國市場的競爭後,合計約佔6-7%的市場份額,而留給國產企業的市場不到5%。
此外,政府採購佔中國市場ICP-MS採購的相當一部分比例。儀器信息網特對2018年1月至2018年12月ICP-MS中標信息進行統計,共收集到127條有效中標信息,信息來源於中國政府採購網及中國公開招中標信息平臺。(由於數據不包括非招標形式採購以及未公開採購項目,數據結果只作為採購市場行為規律定性參考)
政府採購數量維度統計ICP-MS品牌分布
由上圖數據,安捷倫和賽默飛約佔到總採購量的60%,分別佔比為35.4%和30.7%;珀金埃爾默次之,佔比為22.8%,島津與耶拿佔比分別為5.5%和3.9%。該數據也反映出在當前ICP-MS市場中,以上這5家公司是主要競爭者。在其他裡,涵蓋了高分辨扇形磁場ICP-MS的供應商Nu Instruments,該類別的採購單位多為科研院所;值得一提的是,國產廠商譜育科技的移動監測ICP-MS也以120萬左右的價格中標,在競爭激烈的ICP-MS市場中分得一杯羹。
採購金額維度統計ICP-MS品牌分布
金額上安捷倫和賽默飛的排位與採購數量分布略有差異。賽默飛的採購數量雖然名列第二,但其採購金額的優勢明顯,佔比為34.9%,這與賽默飛涉及高分辨扇形磁場ICP-MS產品有關,該類產品價格昂貴。安捷倫採購金額佔比為32%,珀金埃爾默再次之為21.5%。島津公司作為最晚進入ICP-MS中國市場的競爭者,與經過瓦裡安、布魯克以及耶拿三家公司技術沉澱的耶拿公司表現旗鼓相當,分別佔比4.9%和3%。
進一步觀察ICP-MS中標價格數據後,可以看出低於100萬的ICP-MS均為單四極杆型,且在該價格區間中,競爭主要來自於賽默飛與安捷倫。
主流品牌ICP-MS出貨品類分布
由上圖可知,政府平臺採購安捷倫公司的ICP-MS主要為單四極杆,佔到安捷倫ICP-MS總出貨的93%;採購涉及賽默飛的單四極杆、三重四極杆以及扇形磁場ICP-MS產品,佔比分別為85%、7.5%和7.5%;而珀金埃爾默的採購品類均為單四極杆ICP-MS;島津與耶拿公司情況相似,其目前只有單四極杆ICP-MS產品。
安捷倫在ICP-MS市場處於領先優勢,其四極杆ICP-MS在製藥領域擁有用戶基礎。其次,安捷倫早期起家於橫河惠普,並一直深耕在半導體行業,其三重四極杆ICP-MS在該領域也得到了應用的廣泛。
因ICP-MS受美國政府出口管制(可應用於核工業領域,如測定核武器主要材料235U的富集程度等),中國用戶需獲得美國商務部批覆的出口許可證(當檢測樣品質量大於220amu,解析度小於2amu則需要申請)後才能購買。與此同時,用戶還需向中國商務部遞交進口備案申請,這個過程至少需要4個月。這一系列因素導致購買流程冗長,加之更換實驗室流程複雜等影響著用戶的購買與使用體驗。針對此,賽默飛最早推出single use短貨期系列ICP-MS(從軟體上控制其線性範圍及解析度),其發貨周期也從6個月縮短到4周。得益於此,賽默飛在採購招投標中非常具有優勢, 2018年賽默飛ICP-MS的市場表現與安捷倫旗鼓相當。
珀金埃爾默也於2019年6月重磅推出其短貨期NexION 1000G ICP-MS以期提升其在第三方檢測行業的市場份額。
總體說來,由於近兩年國家政府機構改革,許多檢測分析任務下放,促使第三方檢測機構快速發展,因此企業及第三方檢測機構用戶的需求急速上升。基於此,主流廠商推出了低配版短貨期系列的ICP-MS產品,試圖在此領域拔得頭籌。不過也有業內人士表示,並不完全看好該領域的增勢,第三方檢測機構經過一段時間的扎推出現,中國市場目前已超過4萬家企業,但該行業分散企業數量卻眾多,總體而言,該行業的進入壁壘不高,但是退出壁壘卻不低。因此第三方檢測行業要進入轉型期,就必定要經過集中化的整合。而整合後市場將不會出現對儀器大規模的需求。
ICP-MS技術經過近四十年的發展已取得了一些重大的突破,其技術本身已經較為成熟。未來儀器將以自動化、智能化,提高效率為發展方向,滿足各領域對分析的要求。國產廠商的譜育科技就致力於提供自動化、專用化的解決方案,並在ICP-MS的在線及全自動專用化方向具有重大突破,也取得了較為不錯的成績。
此外,中國市場ICP-MS的應用發展整體上與全球的情況較為一致,從歐美國家的應用發展情況可以看出中國ICP-MS的發展趨勢,如食品、環境、製藥等熱點市場將繼續保持對ICP-MS的需求,地質、半導體、生物醫學、石油石化、科學研究等前沿領域ICP-MS也將發揮其聯用優勢,助力更靈敏、更準確的分析。
很多人說,分析儀器與醫療相結合是必然道路,「衣食住行」都圍繞人服務,因此醫療行業也需要更精確的分析儀器。2002年,日本島津公司的田中耕一因雷射解吸電離(LDI)技術的開發,與電噴霧電離的發明人John Fenn由於「開發了用於生物大分子質譜分析的軟解吸電離方法」共同分享了諾貝爾化學獎。如今被廣泛採用的MALDI-TOF質譜技術由兩個核心技術的組合,即基質輔助雷射解吸電離與飛行時間離子分離技術。這一質譜儀器的發展史也是MALDI這一分子電離技術與TOF離子分離技術的相互依賴、相互推進的發展歷程。2011年後,基於該技術的微生物快速鑑定產品通過美國FDA註冊,此後開啟了質譜儀進入臨床檢驗的新時代。
毅新博創於2014年承擔國家863項目的「人體微量元素分析系統的研製」課題,其自主研發的飛行時間質譜系統(Clin-TOF)也是國內首個獲得醫療器械認證的質譜產品。
此外,以美國富魯達公司為代表的質譜流式細胞儀(CyTOF)利用金屬元素標記細胞表面和內部的信號分子,標記後的細胞通過流式被分離成單個細胞,並使用ICP-MS作為檢測手段,該儀器在細胞分化、腫瘤檢測、藥物篩選等臨床應用中做出很多探索,也得到市場的認可。
未來隨著精準醫療的不斷發展,ICP-MS在病理診斷方面也會逐漸展示出其價值,通過直接或標記檢測微量元素成為臨床診斷的一款常規檢測設備,而這將是一個擁有巨大潛力的市場。
目前,質譜儀器廠商基本採用與醫療器械企業合作的模式,使質譜儀進入臨床領域。賽默飛最先採取行動,目前已經與多家本土精準醫療企業達成了戰略合作關係。據了解,安捷倫公司也在布局相關的戰略合作。雖然質譜儀可以在醫院檢驗科發揮著分析測試檢驗的作用,但與真正意義上的臨床診斷還有一段距離,因此質譜儀器除要對本身性能進行提升外,與其配套的試劑盒、操作軟體等更需進行改善,以適配臨床應用的需求。從市場上MALDI-TOF企業扎堆出現的情況可以看出,走進醫療領域是分析儀器未來發展的必然趨勢,但對於ICP-MS來說,還需要經過很多考驗,但只要這個技術的優勢不被替代,機會自然會來到。
近期,儀器信息網將推出《中國ICP-MS市場調查報告》,敬請期待!