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（報(bào)告出品方/作者：國(guó)金證券，王班）
科學(xué)儀器是國(guó)民經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展和基礎(chǔ)科學(xué)創(chuàng)新的基礎(chǔ)
生命科學(xué)技術(shù)工具包含用于學(xué)術(shù)研究和生命科學(xué)產(chǎn)品工業(yè)化過(guò)程中涉及到 的實(shí)驗(yàn)消耗品、分析工具、儀器和大型設(shè)備，應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)療診斷、 藥物生產(chǎn)等多個(gè)場(chǎng)景，涉及多個(gè)學(xué)科交叉應(yīng)用，是生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈中 的基石，一切研究生產(chǎn)都需要依賴工具進(jìn)行。
科學(xué)儀器是國(guó)際生命科學(xué)工具巨頭的重點(diǎn)布局領(lǐng)域。我們把生命科學(xué)技術(shù) 工具分為試劑和耗材、儀器、設(shè)備三大類，下設(shè)具體十二個(gè)小類進(jìn)行劃分， 對(duì)海外十四家上市公司進(jìn)行產(chǎn)品梳理并繪制成產(chǎn)品矩陣。通過(guò)矩陣可以看 出，國(guó)際巨頭生命科學(xué)工具公司（例如丹納赫、賽默飛、安捷倫、賽多利 斯）幾乎貫穿整條產(chǎn)業(yè)鏈。其中，科學(xué)儀器是各國(guó)際巨頭重點(diǎn)布局的領(lǐng)域 之一。
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除了服務(wù)于生命科學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)儀器在國(guó)民經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，以及重大基 礎(chǔ)科學(xué)創(chuàng)新中都扮演了極為重要的角色。美國(guó)商務(wù)部數(shù)據(jù)顯示，儀器儀表 工業(yè)總產(chǎn)值只占工業(yè)總產(chǎn)值的 4%，但對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響達(dá)到 66%。在科 研領(lǐng)域，科學(xué)儀器是科學(xué)創(chuàng)新的基礎(chǔ)條件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止 2017 年，諾貝 爾獎(jiǎng)自然科學(xué)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目中，因發(fā)明科學(xué)儀器而直接獲獎(jiǎng)的項(xiàng)目占 11%。而 且 72%的物理學(xué)獎(jiǎng)、81%的化學(xué)獎(jiǎng)、95%的生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)都是借助尖端 科學(xué)儀器來(lái)完成的。
市場(chǎng)規(guī)模。根據(jù) SDI 數(shù)據(jù)顯示，2015 年，全球分析儀器市場(chǎng)規(guī)模已達(dá) 513.67 億美元，2020 年估計(jì)為 637.5 億美元，5 年 GAGR 4.4%。中國(guó) 2015 年科學(xué)儀器占全球市場(chǎng)約 10%。
科學(xué)儀器具體包括：質(zhì)譜、核磁共振、電鏡、色譜、光譜、顯微鏡、元素 分析儀、氨氮儀、碳硫儀、輻射儀、傳感器、精密天平、電流儀。其中色 譜、光譜和質(zhì)譜等是原子和分子在定性和定量分析中的主要工具。色譜和 光譜分別擅長(zhǎng)定量和定性分析；質(zhì)譜得益于可以直接測(cè)量物質(zhì)原子量、分 子量，在對(duì)靈敏度、精度有很高要求的定性、定量分析上具有很大優(yōu)勢(shì)。
質(zhì)譜儀具有高靈敏度、高分辨率等優(yōu)勢(shì)，在科學(xué)儀器中具有極高的行業(yè)地 位。質(zhì)譜 (MS) 是一種強(qiáng)大的分析工具，在各行各業(yè)有著廣泛應(yīng)用。在?醫(yī)? 藥和生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，質(zhì)譜的高靈敏度和高分辨率為藥物和生物系統(tǒng)復(fù)雜代 謝物的分析開(kāi)辟了新的領(lǐng)域。與其他技術(shù)相比，質(zhì)譜只是一種測(cè)定分子量 的技術(shù)，通過(guò)它我們可以預(yù)測(cè)分子式。它基于樣品轉(zhuǎn)化為電離狀態(tài)，是否 碎裂，然后通過(guò)其質(zhì)荷比 (m/e) 進(jìn)行識(shí)別。質(zhì)譜提供了豐富的元素信息， 是解釋復(fù)雜混合物成分、未知化合物結(jié)構(gòu)解析的重要工具。質(zhì)譜還有助于 元素定量分析，即質(zhì)譜信號(hào)的強(qiáng)度與相應(yīng)元素的百分比成正比。它還可以 與色譜聯(lián)用進(jìn)行更高靈敏度的檢測(cè)，如 LC-MS、GC-MS 和 LC/MS/MS 等。
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中國(guó)科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)潛力大
海外企業(yè)在全球科學(xué)儀器行業(yè)中長(zhǎng)期處于領(lǐng)先地位。根據(jù)美國(guó)化學(xué)會(huì) C&EN 發(fā)布 2018 年度全球科學(xué)儀器品牌 TOP20 主要都是海外企業(yè)。其中， 美國(guó)賽默飛（Thermo Fisher Scientific）儀器板塊銷售額達(dá) 63.3 億美元， 排名第一；日本島津公司排名第二，銷售額 21.8 億美元，僅為第一名的 1/3。
國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)政策持續(xù)支持
高端儀器供應(yīng)鏈國(guó)產(chǎn)化空間潛力大。根據(jù)智研咨詢統(tǒng)計(jì)，2018 年中國(guó)質(zhì)譜 儀市場(chǎng)規(guī)模為 111.93 億元，國(guó)內(nèi)廠商在中國(guó)質(zhì)譜儀市場(chǎng)的占有率僅為 14.40%。政策支持是我國(guó)國(guó)產(chǎn)高端科學(xué)儀器從無(wú)到有取得不錯(cuò)發(fā)展的重要 因素。
頂層設(shè)計(jì)方面：科學(xué)儀器始終是我國(guó)五年發(fā)展規(guī)劃中的重要板塊，在十 三五和十四五期間，國(guó)務(wù)院陸續(xù)出臺(tái)多項(xiàng)政策，包括但不限于《十 三五國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》、《十三五國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、 《儀器儀表行業(yè)十三五發(fā)展規(guī)劃》、《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì) 發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和 2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》等。
專項(xiàng)資金支持方面：為提高我國(guó)科學(xué)儀器設(shè)備的自主創(chuàng)新能力和自我裝備 水平，支撐科技創(chuàng)新，服務(wù)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，自科技部、財(cái)政部 2011 年首 次啟動(dòng)國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)以來(lái)，科技部、財(cái)政部、發(fā)改 委、工信部、自然科學(xué)基金等持續(xù)加大對(duì)科學(xué)儀器領(lǐng)域的政策支持力度。僅2011 年專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)支持力度達(dá) 7.7 億元。此后，一系列國(guó)家重大科學(xué)儀 器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)持續(xù)推出，成為助力國(guó)內(nèi)科學(xué)儀器發(fā)展的重要力量。
色譜原理及分類
原理：它利用樣品中各組分與流動(dòng)相和固定相的作用力不同(吸附、分配、 交換等性能上的差異)，先將它們分離，后按一定順序檢測(cè)各組分及其含量 的方法。其廣泛應(yīng)用于石油化工、生命科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品等領(lǐng)域。
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色譜按照流動(dòng)相的分類：流動(dòng)相為色譜分離過(guò)程中攜帶組分向前移動(dòng)的物 質(zhì)。固定相為色譜分離過(guò)程中不移動(dòng)的具有吸附活性的固體或是涂漬在載 體表面的液體。根據(jù)流動(dòng)相的差異，色譜主要可以分為氣相色譜法、液相 色譜法、超臨界液相色譜法、電色譜法。其中氣相色譜和液相色譜為應(yīng)用 最廣泛的兩種色譜儀器。
色譜法的優(yōu)點(diǎn)和不足
優(yōu)點(diǎn)：(1)分離效率高，可以有效分離復(fù)雜混合物，有機(jī)同系物、異構(gòu)體； (2)靈敏度較高，可以檢測(cè)出μg〃g-1(10-6)級(jí)甚至 ng〃g-1(10-9)級(jí)的物質(zhì) 量；(3)分析速度快，一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個(gè)試樣的分析； (4)應(yīng)用范圍廣：①氣相色譜：沸點(diǎn)低于 400℃的各種有機(jī)或無(wú)機(jī)試樣的分 析、②液相色譜：高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析；(5)高選擇性， 對(duì)性質(zhì)極為相似的組分有很強(qiáng)的分離能力。
不足：被分離組分的定性較為困難。
色譜市場(chǎng)規(guī)模
全球市場(chǎng)規(guī)模：色譜及其聯(lián)用技術(shù)的日益普及是市場(chǎng)保持連續(xù)增長(zhǎng)的主要 驅(qū)動(dòng)力，全球色譜儀市場(chǎng)規(guī)模不斷增加，由 2015 年的 82.2 億美元增加至 2020 年 100 億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為 4.0%。2020 年全球色譜儀市場(chǎng)規(guī)模 主要分布在北美、歐洲、中國(guó)及日本四地，北美市場(chǎng)占比 31%，歐洲市場(chǎng) 占比 26%，中國(guó)市場(chǎng)占比 16%，日本市場(chǎng)占比 10%。
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中國(guó)市場(chǎng)規(guī)模：隨著中國(guó)對(duì)食品安全、環(huán)境保護(hù)以及醫(yī)療衛(wèi)生的重視度不 斷提高，中國(guó)色譜儀市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。2020 年中國(guó)色譜儀市場(chǎng)規(guī)模為 107.2 億元，較 2019 年的 100.7 億元同比增長(zhǎng) 6.5%。
中國(guó)主要從國(guó)外進(jìn)口高檔色譜儀，出口則集中在中低檔產(chǎn)品，2019 年中國(guó) 色譜儀出口金額為 1.09 億美元，進(jìn)口金額為 9.99 億美元；2020 年中國(guó)色 譜儀出口金額為 1.15 億美元，進(jìn)口金額為 10.37 億美元。2020 年中國(guó)主 要進(jìn)口液相色譜儀，共進(jìn)口 16584 臺(tái)液相色譜儀，占色譜儀總進(jìn)口數(shù)量的 59.96%；進(jìn)口金額為 6.73 億美元，占色譜儀總進(jìn)口金額的 64.88%。 2020 年中國(guó)共進(jìn)口色相色譜儀 8980 臺(tái)，進(jìn)口金額為 2.69 億美元。中國(guó)色 譜進(jìn)口量約占市場(chǎng)總規(guī)模的 70%，對(duì)進(jìn)口依賴度較高。
光譜原理及分類
光譜儀原理及應(yīng)用：光譜儀（Spectroscope）是將成分復(fù)雜的光分解為光 譜線的科學(xué)儀器，由棱鏡或衍射光柵等構(gòu)成，利用光譜儀可測(cè)量物體表面 反射的光線，可以廣泛應(yīng)用到包括食品、化學(xué)、電子學(xué)、空氣污染、水污 染在內(nèi)的各種領(lǐng)域。隨著我國(guó)光譜儀技術(shù)水品的提升，以及近年來(lái)我國(guó)在 食品檢測(cè)、環(huán)保監(jiān)督等多個(gè)領(lǐng)域?qū)庾V儀需求的增加，我國(guó)光譜儀行業(yè)規(guī) 模不斷擴(kuò)大。
光譜儀分類：據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)際上的光譜儀器達(dá) 20 多種。其中，紫外 光譜、紅外光譜、原子吸收光譜等使用最多、覆蓋面最廣。此外，激光拉 曼光譜和近紅外光譜近年來(lái)也取得了較快的發(fā)展。
光譜法的優(yōu)點(diǎn)和不足
優(yōu)點(diǎn)：
分析速度快：原子發(fā)射光譜用于煉鋼爐前的分析，可在 l～2 分鐘內(nèi)， 同時(shí)給出二十多種元素的分析結(jié)果。
操作簡(jiǎn)便：有些樣品不經(jīng)任何化學(xué)處理，即可直接進(jìn)行光譜分析，采 用計(jì)算機(jī)技術(shù)，有時(shí)只需按一下鍵盤即可自動(dòng)進(jìn)行分析、數(shù)據(jù)處理和 打印出分析結(jié)果。在毒劑報(bào)警、大氣污染檢測(cè)等方面，采用分子光譜 法遙測(cè)，不需采集樣品，在數(shù)秒鐘內(nèi)，便可發(fā)出警報(bào)或檢測(cè)出污染程 度。
不需純樣品：只需利用已知譜圖，即可進(jìn)行光譜定性分析，是光譜分 析一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)。
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可同時(shí)測(cè)定多種元素或化合物，省去復(fù)雜的分離操作。
選擇性好：可測(cè)定化學(xué)性質(zhì)相近的元素和化合物。如測(cè)定鈮、鉭、鋯、 鉿和混合稀土氧化物，它們的譜線可分開(kāi)而不受干擾。
靈敏度較高：可利用光譜法進(jìn)行痕量分析。目前，相對(duì)靈敏度可達(dá)到 千萬(wàn)分之一至十億分之一，絕對(duì)靈敏度可達(dá) 10-8g~10-9g。 ? 樣品損壞少：可用于古物以及?刑事偵察?等領(lǐng)域。
缺點(diǎn)：
定量能力差：光譜定量分析建立在相對(duì)比較的基礎(chǔ)上，必須有一套標(biāo) 準(zhǔn)樣品作為基準(zhǔn)，而且要求標(biāo)準(zhǔn)樣品的組成和結(jié)構(gòu)狀態(tài)應(yīng)與被分析的 樣品基本一致，這常常比較困難。
標(biāo)準(zhǔn)樣品建模成本高：定性分析需要大量代表性樣品進(jìn)行化學(xué)分析建 模，建模成本很高。對(duì)于大量樣品檢測(cè)才有規(guī)模效應(yīng)。
穩(wěn)定性較差：易受光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)等外部或內(nèi)部因素影響，經(jīng)常出現(xiàn)曲 線非線性問(wèn)題，對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度影響較大。
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光譜市場(chǎng)規(guī)模
持續(xù)通過(guò)常態(tài)化國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)支持企業(yè)和科研 機(jī)構(gòu)研發(fā)創(chuàng)新。2011 年，科技部、財(cái)政部首次啟動(dòng)國(guó)家重大科學(xué)儀 器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)，支持質(zhì)譜儀等儀器設(shè)備研發(fā)，經(jīng)費(fèi)原則上不低于 2000 萬(wàn)。企業(yè)和各大高校等科研機(jī)構(gòu)是該項(xiàng)目主要參與方。當(dāng)年共計(jì) 投入經(jīng)費(fèi) 7.7 億元。其中，質(zhì)譜相關(guān)項(xiàng)目共計(jì)投入 3.3 億元。企業(yè)方面， 參與主體包括北京納克分析、聚光科技和昆山禾信。以聚光子公司譜育為例，2011 年至今，累計(jì)承擔(dān) 30 余項(xiàng)國(guó)家和地方的重大科學(xué)儀器 專項(xiàng)，是過(guò)去公司發(fā)展的重要推動(dòng)力量。
政策推動(dòng)質(zhì)譜在細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域深度發(fā)展：包括質(zhì)譜便捷化、專業(yè)化； 蛋白質(zhì)分析；醫(yī)用生物質(zhì)譜；食品、藥品、生化檢驗(yàn)等。2011 年科技部發(fā)布《十二五科學(xué)和技術(shù)推動(dòng)質(zhì)譜的小型化、發(fā)展規(guī)劃》將質(zhì)譜 便攜化、專用化納入高端裝備制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)重點(diǎn)發(fā)展。2013 年科技部 發(fā)布《國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃生物和醫(yī)藥技術(shù)領(lǐng)域 2014 年備選項(xiàng)目 征集指南》將蛋白質(zhì)質(zhì)譜分析作為前沿生物技術(shù)主題征集項(xiàng)目。
2016年國(guó)務(wù)院發(fā)布《十三五國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》將醫(yī)用生物質(zhì)譜儀列為 未來(lái)重點(diǎn)支持的十六個(gè)領(lǐng)域之一。2017年國(guó)務(wù)院發(fā)布《十三五國(guó) 家食品安全規(guī)劃》將研發(fā)小型質(zhì)譜儀納入食品安全重點(diǎn)科技工作。 2019 年，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019 年版)》將藥品、食品、生化檢驗(yàn)用高端質(zhì)譜儀等列為鼓勵(lì)類行業(yè)。2021 年工信部 發(fā)布《醫(yī)療裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2025 年）》(征求意見(jiàn)稿)攻關(guān)突破相關(guān)領(lǐng)域質(zhì)譜分析設(shè)備等儀器設(shè)備。
中國(guó)質(zhì)譜市場(chǎng)規(guī)模及進(jìn)口數(shù)據(jù)
目前，我國(guó)在質(zhì)譜儀領(lǐng)域的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用技術(shù)水平均落后于西方發(fā) 達(dá)國(guó)家，國(guó)內(nèi)高端質(zhì)譜儀市場(chǎng)長(zhǎng)期被國(guó)際行業(yè)巨頭壟斷。國(guó)內(nèi)掌握質(zhì)譜儀 所涉及的原理、模擬、計(jì)算、設(shè)計(jì)、工程化、工藝化、生產(chǎn)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)及 維護(hù)等各環(huán)節(jié)專業(yè)技術(shù)的專業(yè)類公司較少。根據(jù)中國(guó)海關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示， 2004 年至 2020 年，中國(guó)質(zhì)譜儀進(jìn)口規(guī)模從 5.43 億元增長(zhǎng)至 106.75 億元， CAGR 20.46%。2018 年從美國(guó)進(jìn)口占比 39.06%，是我國(guó)質(zhì)譜儀進(jìn)口數(shù)量 最多的國(guó)家； 2020 年新加坡替代美國(guó)成為最主要的質(zhì)譜儀進(jìn)口國(guó)，占比 33%。
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根據(jù)智研咨詢統(tǒng)計(jì)，如未考慮進(jìn)口質(zhì)譜儀的關(guān)稅、流通渠道費(fèi)用、技術(shù)服 務(wù)費(fèi)用等相關(guān)環(huán)節(jié)，2018 年中國(guó)質(zhì)譜儀市場(chǎng)規(guī)模為 111.93 億元，2014 年 至 2018 年中國(guó)質(zhì)譜儀市場(chǎng)年均復(fù)合增長(zhǎng)達(dá) 24.12%。其中進(jìn)口質(zhì)譜儀商品 金額為 95.81 億元，國(guó)外廠商在中國(guó)質(zhì)譜儀市場(chǎng)的占有率達(dá)到 85.60%，國(guó) 產(chǎn)質(zhì)譜儀商品金額為 16.12 億元，國(guó)內(nèi)廠商在中國(guó)質(zhì)譜儀市場(chǎng)的占有率僅 為 14.40%。
一、中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)市場(chǎng)
質(zhì)譜儀的在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景：
大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)：在大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，質(zhì)譜儀可廣泛用于 VOCs、 PM2.5 等污染物的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和來(lái)源解析。自 2012 年《重點(diǎn)區(qū)域 大氣污染防治十二五規(guī)劃》首次將 VOCs 列入控制指標(biāo)以來(lái)， VOCs 監(jiān)測(cè)指標(biāo)的重要性不斷增加。針對(duì) VOCs 治理，相關(guān)部門陸續(xù) 出臺(tái)多項(xiàng)政策。2013 年國(guó)務(wù)院發(fā)布的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》中明 確提出，要加強(qiáng)大氣顆粒物（PM2.5）、臭氧（O3）的形成機(jī)理、來(lái)源 解析、遷移規(guī)律和監(jiān)測(cè)預(yù)警等研究，為污染治理提供科學(xué)支撐。2016 年國(guó)務(wù)院及環(huán)保部頒布了《十三五生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》等一系列重 大環(huán)保，我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備市場(chǎng)需求的大幅增長(zhǎng)。2020 年 4 月，生態(tài) 環(huán)境部辦公廳印發(fā)《十四五空氣質(zhì)量改善規(guī)劃編制技術(shù)大綱》，對(duì) 十四五期間污染物濃度防治目標(biāo)的設(shè)定提出了改善要求。
水質(zhì)監(jiān)測(cè)及高精準(zhǔn)污染溯源市場(chǎng)需求開(kāi)始凸顯：2019 年全國(guó)地表水監(jiān)測(cè)的 1931 個(gè)水質(zhì)斷面（點(diǎn)位） 中，水質(zhì)較差和極差的 IV-V 類及劣 V 類占比仍達(dá)到 25.1%。在主要河 流、流域水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面中，黃河流域、遼河流域及海河流域劣 V 類水 質(zhì)占比分別達(dá)到 8.8%、8.7%及 7.5%；在開(kāi)展水質(zhì)監(jiān)測(cè)的 110 個(gè)重要 湖泊（水庫(kù)）中，達(dá)到 I-III 類良好水質(zhì)的占比僅有 69.1%，劣 V 類占 比則達(dá)到 7.3%。因此，采用高精準(zhǔn)色譜、質(zhì)譜、光譜等儀器技術(shù)對(duì)污 染物復(fù)雜成分進(jìn)行精細(xì)化分析，更深層次挖掘水體污染特征，可以對(duì) 被關(guān)注水體水域落實(shí)合理有效的監(jiān)測(cè)、溯源、治理、管控，準(zhǔn)確掌握 水污染現(xiàn)狀、污染成分信息與污染來(lái)源，建立污染源排放清單，為污 染源管理、水環(huán)境控制和治理提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為治理措施的效 果評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)。
在線監(jiān)測(cè)發(fā)展迅速，已占據(jù)主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)工作主要以離 線監(jiān)測(cè)為主，存在監(jiān)測(cè)頻次低、響應(yīng)慢、采樣誤差大、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分散、 不能及時(shí)反映環(huán)境變化狀況等缺陷，難以滿足政府和企業(yè)環(huán)境管理的 有效需求。環(huán)保部于 2017 年 4 月發(fā)布《國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)十三五 發(fā)展規(guī)劃》，提出要加強(qiáng)主要污染物及重金屬、VOCs 的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，配 套環(huán)境質(zhì)量以及污染源自動(dòng)監(jiān)測(cè)工作的進(jìn)一步推進(jìn)。
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生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)劃綱要(2020-2035 年)顯示，十四五期間，大氣環(huán)境監(jiān) 測(cè)國(guó)控點(diǎn)位數(shù)量將從 1436 個(gè)增至 2000 個(gè)，地表水國(guó)監(jiān)測(cè)國(guó)控?cái)嗝鏀?shù)量由2050 個(gè)增至 4000 個(gè)左右。假設(shè)，單站點(diǎn)設(shè)備需求 3 臺(tái)，單設(shè)備價(jià)格 100 萬(wàn)，監(jiān)測(cè)咨詢服務(wù)收入占存量市場(chǎng)比例為 5%，設(shè)備每 8 年更換一次，預(yù) 計(jì)僅國(guó)控點(diǎn)產(chǎn)生的環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)譜需求將達(dá) 40 億元。
二、制藥和生物醫(yī)學(xué)
根據(jù) SDI 數(shù)據(jù)顯示，2015 年，Pharma/Bio 領(lǐng)域的質(zhì)譜儀市場(chǎng)達(dá) 27.52 億 美元，占質(zhì)譜需求市場(chǎng)總量的 41%，是全球質(zhì)譜市場(chǎng)最主要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。 質(zhì)譜法技術(shù)在制藥與生物技術(shù)、CRO 和醫(yī)院與臨床檢測(cè)等領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的 作用。目前，中國(guó)生物制藥處于高景氣度發(fā)展階段，2020 年 CDE 受理生物藥 IND 564 件，同比增長(zhǎng) 82%；臨床質(zhì)譜檢驗(yàn)占臨床檢驗(yàn)的比重不足 1%，與美 國(guó) 15%的占比相比發(fā)展空間大。
1.生物制藥工業(yè)
在生物制藥領(lǐng)域，質(zhì)譜技術(shù)廣泛應(yīng)用于藥物發(fā)現(xiàn)、藥物開(kāi)發(fā)、藥代動(dòng)力學(xué) 研究和臨床藥物試驗(yàn)、藥品 QA/QC 的全過(guò)程，使科學(xué)家們能夠更加高效地表 征生物分子的結(jié)構(gòu)和功能，從而加快藥物上市時(shí)間并提高藥效。具體分析方法 包括但不限于：完整蛋白質(zhì)分析、肽圖分析、多糖分析、寡核苷酸和氨基酸分 析、抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）分析、包材相容性研究、藥代動(dòng)力學(xué)研究和臨床 藥物試驗(yàn)、用于生產(chǎn)控制的合規(guī)治療性蛋白 CQA 監(jiān)測(cè)。
質(zhì)譜在生物制藥工業(yè)的具體應(yīng)用
完整蛋白質(zhì)分析。具體包括 1）完整質(zhì)量分析：快速確認(rèn)完整蛋白質(zhì) 的分?子??量?，并確定生物藥品的糖型異質(zhì)性，在整個(gè)藥物開(kāi)發(fā)流程中對(duì) 生物制藥產(chǎn)品進(jìn)行直接比較。2）電荷變異體分析：對(duì)單克隆抗體中的 電荷變異體進(jìn)行穩(wěn)健分析。生物醫(yī)藥蛋白的電荷異質(zhì)性對(duì)藥物的穩(wěn)定 性和療效有重大影響。3）蛋白質(zhì)聚集分析：蛋白質(zhì)聚集可產(chǎn)生更高級(jí) 的結(jié)構(gòu)，從而顯著影響生物藥品的療效并引起有害的副作用。4）亞單 位質(zhì)量分析：將 mAb 選擇性地消化為抗體片段并簡(jiǎn)化分析。5）天然 完整質(zhì)量分析：在天然質(zhì)譜條件下進(jìn)行完整蛋白質(zhì)分析，可在抗體鏈 之間保留在結(jié)構(gòu)上至關(guān)重要的非共價(jià)鍵。6）滴度（親和）分析：蛋白 質(zhì)濃度（也稱為滴度）測(cè)定在生物技術(shù)蛋白質(zhì)生產(chǎn)工藝中已得到廣泛 應(yīng)用。
肽圖分析。肽圖分析是生物治療藥物表征過(guò)程中的關(guān)鍵步驟。通過(guò)蛋 白質(zhì)消化到其組成肽的生物藥物的所謂自下而上的表征是必要的， 能夠確保生物藥物分子的完整序列覆蓋。從藥物發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)到臨床試 驗(yàn)階段再到生物生產(chǎn)和 QA/QC，肽圖分析仍然是關(guān)鍵分析方法。
多糖分析。采用復(fù)雜糖基化模式的生物治療糖蛋白可能因生物制造過(guò) 程發(fā)生變化而輕易脫離規(guī)格。要滿足 ICH Q5E 和 ICH Q6B 等監(jiān)管要 求，制造商必須小心表征蛋白質(zhì)的糖基化及其與藥物臨床活性的關(guān)系。 糖蛋白的完整分析可提供關(guān)于低聚糖的一級(jí)結(jié)構(gòu)及其在個(gè)別糖基化部 位變異的信息。
寡核苷酸和氨基酸分析。基于核苷酸的藥物業(yè)已成熟，并且代表重要 的一類臨床藥物。盡管高度有效，但是這些分子的合成和發(fā)育還是易 受到過(guò)程相關(guān)雜質(zhì)和修飾的影響。因此，完整表征在整個(gè)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn) 過(guò)程中都很重要。
抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）。抗體藥物偶聯(lián)物(ADC)是一種蛋白質(zhì)（通常 為單克隆抗體(mAb)）通過(guò) ADC 交聯(lián)劑共價(jià)結(jié)合（偶聯(lián)）到小分子藥 物。mAb 的定位能力與強(qiáng)效抗癌藥物相結(jié)合，可敏感地辨析健康細(xì)胞 和患病細(xì)胞。鑒于偶聯(lián)藥物的效力，開(kāi)發(fā)這些生物治療藥物比單獨(dú)開(kāi) 發(fā) mAb 更加困難。質(zhì)譜技術(shù)可以方便地分離和表征這些新型分子。
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藥代動(dòng)力學(xué)研究和臨床藥物試驗(yàn)。藥物代謝物表征是新型藥物化合物 發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)過(guò)程的一個(gè)組成部分。相較于傳統(tǒng)小分子的藥代動(dòng)力 學(xué)研究和臨床藥物試驗(yàn)，大分子研究的復(fù)雜性大幅提高?；诟叻直?準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)的 LC/MS 技術(shù)可提供高分辨率和準(zhǔn)確度，使其成為代謝物 分析、定性和定量的領(lǐng)先技術(shù)。
藥包材相容性研究。藥包材相容性研究的首要特點(diǎn)是來(lái)源廣泛及不確 定性。不同的包裝組件材料引入不同污染物，其種類繁多，性質(zhì)不同， 濃度各異，且存在降解產(chǎn)物。尤其當(dāng)供應(yīng)商未能提供容器配方的情況 下，對(duì)檢測(cè)分析方法及平臺(tái)的選擇提出了巨大的挑戰(zhàn)。質(zhì)譜的多種技 術(shù)組合可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型污染物的檢測(cè)。
用于生產(chǎn)控制的合規(guī)治療性蛋白 CQA監(jiān)測(cè)：現(xiàn)代生物制藥藥物，比如 單克隆抗體 (mAb) 和抗體藥物偶聯(lián)物 (ADC)，是活細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的極其 復(fù)雜的分子。在化學(xué)、生產(chǎn)和控制 (CMC) 以及質(zhì)量控制環(huán)境下表征和 監(jiān)測(cè)這些化合物可能是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，但是高分辨率高質(zhì)量精度 (HRAM) 質(zhì)譜的應(yīng)用為克服這些難題提供了一種強(qiáng)大的方法。
全球生物制藥景氣度持續(xù)向上：生物治療藥物是目前增長(zhǎng)最快的醫(yī)藥行業(yè) 細(xì)分市場(chǎng)，在 PD-1 單抗、疫苗等重磅炸彈銷售額持續(xù)增長(zhǎng)下，2020 年全 球銷售額 TOP20 的藥品中，生物藥占比達(dá)到 66.8%，增長(zhǎng)迅猛。按照美 元價(jià)值排序的前十大藥品中，其中七個(gè)是生物治療藥物。生物藥市場(chǎng)持續(xù) 高景氣也讓研發(fā)管線占比不斷提升，由 2010 年的 25%迅速提升至 2020 年的 40.5%，全球生物制藥市場(chǎng)景氣度持續(xù)向上。
中國(guó)生物藥創(chuàng)新進(jìn)入加速階段。越來(lái)越多產(chǎn)品即將商業(yè)化生產(chǎn)，生物藥市 場(chǎng)呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。據(jù)弗若斯特沙利文統(tǒng)計(jì)，中國(guó)已有包括 100 余個(gè)生 物仿制藥項(xiàng)目（9 類單克隆抗體方向）、20 余個(gè)抗體偶聯(lián)藥項(xiàng)目、15 個(gè)以 上雙特異性抗體項(xiàng)目與 15 個(gè)以上 CAR-T 項(xiàng)目在內(nèi)的大量臨床項(xiàng)目處于研 發(fā)過(guò)程中，2020 年 CDE 受理生物藥 IND 564 件，同比增長(zhǎng) 82%。
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2.質(zhì)譜在臨床檢測(cè)的具體應(yīng)用
市場(chǎng)規(guī)模：根據(jù)儀器信息網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，2021 年全球質(zhì)譜在臨床檢驗(yàn)應(yīng)用 的市場(chǎng)規(guī)模在 150 億美元左右，未來(lái)行業(yè)增速將在 20%左右，其中美國(guó)臨 床質(zhì)譜檢驗(yàn)市場(chǎng)約為 55 億美元。當(dāng)前，美國(guó)質(zhì)譜檢驗(yàn)約占據(jù)整體醫(yī)學(xué)檢驗(yàn) 市場(chǎng)的 15%，而中國(guó)質(zhì)譜檢驗(yàn)在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)市場(chǎng)占比僅為 1-2%，滲透率較 低，未來(lái)市場(chǎng)潛力大。
質(zhì)譜檢測(cè)的的優(yōu)點(diǎn)：相比傳統(tǒng)的免疫檢測(cè)，質(zhì)譜檢測(cè)在檢測(cè)的靈敏度、特 異性、分析速度、多指標(biāo)同時(shí)檢測(cè)等方面有非常強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，在新生兒遺傳 代謝病篩查、維生素及激素、治療藥物檢測(cè)、微生物鑒定等領(lǐng)域均有較大 的發(fā)展?jié)摿?。采用質(zhì)譜可以檢測(cè)出一些傳統(tǒng)方法學(xué)無(wú)法檢測(cè)出的疾病。
臨床檢測(cè)使用的質(zhì)譜儀類型：主要有 LC-MS/MS、GC-MS、MALDI-TOF、 ICP-MS，其中 LC-MS/MS 是國(guó)外臨床檢測(cè)的主要應(yīng)用機(jī)型。目前國(guó)內(nèi)臨 床質(zhì)譜主要基于 MALDI-TOF 提供微生物鑒定服務(wù)。
美國(guó)臨床質(zhì)譜快速發(fā)展的原因：1）美國(guó)成熟的 ICL（獨(dú)立醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室）通 過(guò)規(guī)?；厥占瘶颖?、運(yùn)營(yíng)設(shè)備，降低采購(gòu)成本的壓力，使質(zhì)譜檢測(cè)成為 可能。目前，美國(guó)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)中大型綜合醫(yī)院數(shù)量占比僅為 14%，其余為 民間或政府辦的社區(qū)醫(yī)院和私人診所。為集約化運(yùn)營(yíng)，美國(guó)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)市場(chǎng)
中 64%的檢測(cè)為院外檢測(cè)，而院外檢測(cè)中 54%被 ICL（獨(dú)立醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室） 外包，ICL 整體市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 314 億美元，且集中度很高，LabCorp 和 Quest 兩家巨頭合計(jì)占據(jù)了 50%以上的份額。2）美國(guó) ICL 可以自行開(kāi)展 LDT（臨床實(shí)驗(yàn)室自建項(xiàng)目），無(wú)需經(jīng)過(guò) FDA 的批準(zhǔn)，只需符合 LDT 的管 理規(guī)則，這進(jìn)一步推進(jìn)質(zhì)譜技術(shù)快速走向臨床。在這樣的土壤下，臨床質(zhì) 譜在美國(guó)快速發(fā)展。
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制約國(guó)內(nèi)臨床質(zhì)譜發(fā)展的因素：
設(shè)備端：國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要被國(guó)際知名分析儀器公司占據(jù)，進(jìn)口醫(yī)療質(zhì)譜 儀產(chǎn)品價(jià)格普遍較高，對(duì)質(zhì)譜儀的臨床應(yīng)用需求也產(chǎn)生了較大制約。 目前共有 10 款儀器獲得進(jìn)口醫(yī)療器械注冊(cè)許可，廠家以 SCIEX、安 捷倫、沃特世、島津等大企業(yè)為主。其中 6 款為液相質(zhì)譜。在臨床微 生物檢測(cè)領(lǐng)域，該細(xì)分市場(chǎng)依然由生物梅里埃和布魯克所占據(jù)，但國(guó) 內(nèi)部分技術(shù)較為先進(jìn)的企業(yè)已經(jīng)陸續(xù)推出可用于臨床微生物檢驗(yàn)的質(zhì) 譜儀產(chǎn)品，部分產(chǎn)品的整體性能指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際同行業(yè)水平，且在 本土微生物數(shù)據(jù)庫(kù)方面更加具有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
國(guó)內(nèi)目前共有 24 款國(guó)產(chǎn)臨床質(zhì)譜儀器取得注冊(cè)證，但大多是與國(guó)外企 業(yè)采用 OEM 合作方式進(jìn)行注冊(cè)。如，賽默飛在中國(guó)并未選擇進(jìn)行進(jìn)口 醫(yī)療器械注冊(cè)，而是與英盛生物、睿康生物、豐華生物、美康德盛等 合作注冊(cè)。儀器種類方面，國(guó)產(chǎn)臨床質(zhì)譜多以 MALDI-MS 飛行時(shí)間質(zhì) 譜為主，其中安圖生物自主研發(fā)的基于基質(zhì)輔助激光解吸飛行時(shí)間 （MALDI-TOF）質(zhì)譜方法的 Autof MS100 質(zhì)譜儀，于 2018 年 4 月注冊(cè)上市。
北美洲、歐洲和日本是全球光譜儀器最大的市場(chǎng)。實(shí)力最強(qiáng)的企業(yè)分布在 美國(guó)、日本、德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家。根據(jù)中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)數(shù)據(jù) 顯示，2018 年全球光譜儀市場(chǎng)規(guī)模為 82.81 億美元。其中，北美（美國(guó)和 加拿大）市場(chǎng)規(guī)模為 27.17 億美元，占比 32.81%，歐洲市場(chǎng)占比 25.65%， 日本市場(chǎng)占比 12.27%，中國(guó)占比為 10.29%。2015-2018 年之間，我國(guó)光 譜儀器市場(chǎng)年復(fù)合增速達(dá)到 7%，2018 年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 8.52 億美元，約合 人民幣 56.38 億元（按照國(guó)家統(tǒng)計(jì)局公布的 2018 年人民幣兌美元的平均 匯率 6.61741 折算）。
質(zhì)譜原理概況
質(zhì)譜分析法：指的是將樣品分子經(jīng)過(guò)離子化后，利用不同質(zhì)荷比（m/z）的 離子在靜電場(chǎng)或磁場(chǎng)中受到的作用力不同而改變運(yùn)動(dòng)方向，使其彼此在空 間上分離，最后通過(guò)收集和檢測(cè)這些離子得到質(zhì)譜圖譜，實(shí)現(xiàn)分析目的一種分析方法。特別是現(xiàn)代生物質(zhì)譜，具有更高的質(zhì)量檢測(cè)上限和精度，能 夠適用于生物大分子分子量（數(shù)十萬(wàn)）確定，以幫助完成定性工作。
質(zhì)譜圖：橫軸表示單位電荷質(zhì)量（m/z）；縱軸表示離子流強(qiáng)度，通常以相 對(duì)強(qiáng)度（相對(duì)豐度）來(lái)表示。相對(duì)豐度以最強(qiáng)的離子流強(qiáng)度定義為 100%， 其他離子流以其百分比顯示。質(zhì)譜圖的解析需要很強(qiáng)的專業(yè)讀圖能力，各 大質(zhì)譜生產(chǎn)企業(yè)也會(huì)提供相應(yīng)的質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫(kù)及解析服務(wù)。
質(zhì)譜儀（Mass Spectrometry）組成：一般由進(jìn)樣系統(tǒng)（Inlet System）、 離子源（Ion Source）、質(zhì)量分析器（Mass Analyzer ）、檢測(cè)器（Ion Detector）等四部分構(gòu)成。其中，離子源與質(zhì)量分析器是質(zhì)譜儀的技術(shù)核 心。
質(zhì)譜儀根據(jù)核心部件質(zhì)量分析器的不同，主要分為：四極桿質(zhì)譜儀、三重 四級(jí)桿質(zhì)譜儀、飛行時(shí)間質(zhì)譜儀和離子阱質(zhì)譜儀。
質(zhì)譜定性及定量能力
定性分析：1）標(biāo)準(zhǔn)譜圖檢索定性：EI(70eV)標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)，書庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng) 絡(luò)檢索；2）相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定：根據(jù)電離方式、測(cè)試條件和化合物分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，獲得分子量；3）未知化合物的結(jié)構(gòu)分析：①分子量的確定：分子 離子峰的識(shí)別、②分子式的確定：高分辨質(zhì)譜法和同位素豐度法、③分子 結(jié)構(gòu)的確定：計(jì)算不飽和度、特征離子和特征碎片丟失。
定量分析：1）根據(jù)離子流強(qiáng)度直接定量分析；2）干擾較多的復(fù)雜混合物 定量分析：GC-MS、LC-MS、CE-MS 等。
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多技術(shù)聯(lián)合使用是趨勢(shì)：事實(shí)上，為了能夠最大限度的發(fā)揮每種分析儀器 的優(yōu)勢(shì)，可將兩種或三種儀器進(jìn)行聯(lián)用來(lái)分析樣品，聯(lián)用技術(shù)能夠克服儀 器單獨(dú)使用時(shí)的缺陷，是未來(lái)分析儀器發(fā)展的趨勢(shì)所在。
按照應(yīng)用范圍的分類
按照應(yīng)用范圍分類現(xiàn)有質(zhì)譜儀主要?jiǎng)澐譃樗拇箢悾?/strong>有機(jī)質(zhì)譜儀、無(wú)機(jī)質(zhì)譜 儀、生物質(zhì)譜和同位素質(zhì)譜儀。其中，數(shù)量最多、用途最廣的就是有機(jī)質(zhì)譜儀。
有機(jī)質(zhì)譜儀
有機(jī)質(zhì)譜儀能夠提供化合物的分子量、官能團(tuán)結(jié)構(gòu)等信息，主要用于 有機(jī)化合物的定性和定量。有機(jī)質(zhì)譜儀通常與氣相色譜、液相色譜等 技術(shù)聯(lián)用，將復(fù)雜的有機(jī)混合物分離成純組分再進(jìn)入質(zhì)譜儀，解決了 質(zhì)譜只能分析純品的弊端，充分發(fā)揮質(zhì)譜儀的分析速度快、靈敏度高 的特長(zhǎng)。
有機(jī)質(zhì)譜儀廣泛用于食品安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、生命科學(xué)、藥物代謝、醫(yī) 療衛(wèi)生、石油化工、新能源、新材料等前沿領(lǐng)域，以及空間技術(shù)和公 安刑偵等特種分析領(lǐng)域。例如：環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，可利用有機(jī)質(zhì)譜儀的 定性能力，分析 PM2.5 顆粒的組成成分；食品安全領(lǐng)域，可利用有機(jī) 質(zhì)譜儀的定量能力，精確檢測(cè)蔬菜水果中微量的農(nóng)藥殘留是否符合國(guó) 家標(biāo)準(zhǔn)；公安刑偵領(lǐng)域，有機(jī)質(zhì)譜儀可以用于物證鑒定，毒品毒物分 析，縱火現(xiàn)場(chǎng)燃料或爆炸物的復(fù)雜分析，為案件快速準(zhǔn)確地偵破起到 了重要的作用。
無(wú)機(jī)質(zhì)譜儀
無(wú)機(jī)質(zhì)譜儀檢測(cè)的目標(biāo)物是微量的無(wú)機(jī)元素，如土壤中重金屬污染的 測(cè)定。無(wú)機(jī)質(zhì)譜儀與有機(jī)質(zhì)譜儀工作原理有所不同，區(qū)別在于離子化 的方式不一樣。質(zhì)量分析器部分可能是相同的，比如主流的無(wú)機(jī)質(zhì)譜 儀的質(zhì)量分析器都是四極桿。無(wú)機(jī)質(zhì)譜儀主要是以電感耦合高頻放電 (ICP)將待測(cè)物進(jìn)行離子化。ICP-MS 的譜線簡(jiǎn)單易認(rèn)，可以同時(shí)測(cè)量 多種元素，靈敏度與精度很高，廣泛用于地質(zhì)學(xué)、礦物學(xué)、重金屬測(cè) 定、核工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。按照不同的離子化方式，無(wú)機(jī)質(zhì)譜還 有火花源質(zhì)譜儀、輝光放電質(zhì)譜儀、離子探針質(zhì)譜儀、激光探針質(zhì)譜 儀等。
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生物質(zhì)譜
電噴霧質(zhì)譜技術(shù)和基質(zhì)輔助激光解吸附質(zhì)譜技術(shù)是誕生于 80 年代末期 的兩項(xiàng)軌電離技術(shù)。這兩項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的主要用于小分子物質(zhì) 研究的質(zhì)譜技術(shù)發(fā)生了革命性的變革。它們具有高靈敏度和高質(zhì)量檢 測(cè)范圍，使得在 pmol(10-12)甚至 fmol(10-15)的水平上準(zhǔn)確地分析分 子量高達(dá)幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)的生物大分子成為可能，從而使質(zhì)譜技術(shù)真正 走入了生命科學(xué)的研究領(lǐng)域，并得到迅速發(fā)展。
電噴霧質(zhì)譜技術(shù)（electrospray ionization, ESI）是在毛細(xì)管的出口處 施加一高電壓，所產(chǎn)生的高電場(chǎng)使從毛細(xì)管流出的液體霧化成細(xì)小的 帶電液滴，隨著溶劑蒸發(fā)，液滴表面的電荷強(qiáng)度逐漸增大，最后液滴 崩解為大量帶一個(gè)或多個(gè)電荷的離子，致使分析物以單電荷或多電荷 離子的形式進(jìn)入氣相。電噴霧離子化的特點(diǎn)是產(chǎn)生高電荷離子而不是 碎片離子，使質(zhì)量電荷比（m/z）降低到多數(shù)質(zhì)量分析儀器都可以檢測(cè) 的范圍，因而大大擴(kuò)展了分子量的分析范圍，離子的真實(shí)分子質(zhì)量也 可以根據(jù)質(zhì)荷比及電行數(shù)算出。電噴霧質(zhì)譜的優(yōu)勢(shì)就是它可以方便地 與多種分離技術(shù)聯(lián)合使用，如液質(zhì)聯(lián)用（LC-MS）是將液相色譜與質(zhì) 譜聯(lián)合而達(dá)到檢測(cè)大分子物質(zhì)的目的。
基質(zhì)輔助激光解吸附質(zhì)譜技術(shù)（ matrix-assisted laser desorption ionization, MALDI）的基本原理是將分析物分散在基質(zhì)分子中并形成 晶體，當(dāng)用激光照射晶體時(shí)，由于基質(zhì)分子經(jīng)輻射吸收能量，導(dǎo)致能 量蓄積并迅速產(chǎn)熱，從而使基質(zhì)晶體升華，致使基質(zhì)和分析物膨脹并 進(jìn)入氣相。MALDI 所產(chǎn)生的質(zhì)譜圖多為單電荷離子，因而質(zhì)譜圖中的 離子與多肽和蛋白質(zhì)的質(zhì)量有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。
MALDI產(chǎn)生的離子常用飛行時(shí)間（Time of Flight TOF）檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)， 理論上講，只要飛行管的長(zhǎng)度足夠，TOF 檢測(cè)器可檢測(cè)分子的質(zhì)量數(shù) 是沒(méi)有上限的，因此 MALDI-TOF 質(zhì)譜很適合對(duì)蛋白質(zhì)、多肽、核酸 和多糖等生物大分子的研究。
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同位素質(zhì)譜儀
同位素質(zhì)譜儀用于同位素分析，能夠精確測(cè)定元素的同位素比值，對(duì) 于核反應(yīng)研究有重大意義。其特點(diǎn)是檢測(cè)速度快、樣品用量少、結(jié)果 精確。同位素質(zhì)譜廣泛用于原子核科學(xué)、同位素示蹤分析、考古學(xué)、 地質(zhì)年代測(cè)定等。 全球質(zhì)譜市場(chǎng)規(guī)模 ? 在下游應(yīng)用領(lǐng)域需求的拉動(dòng)下，全球質(zhì)譜儀市場(chǎng)將保持穩(wěn)健增長(zhǎng)的態(tài) 勢(shì)。根據(jù)TransparencyMarketResearch 測(cè)算，2018-2026 年全球質(zhì) 譜儀市場(chǎng)將從 62 億美元增加至 112 億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá) 7.70%。
從全球市場(chǎng)來(lái)看，目前質(zhì)譜儀的銷售主要集中于歐美地區(qū)，其中北美 地區(qū)占據(jù)了全球質(zhì)譜儀市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，美國(guó)是全球最大的質(zhì)譜儀銷 售市場(chǎng)，英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)則占據(jù)了歐洲地區(qū)質(zhì)譜儀市場(chǎng)的主要份額。 未來(lái)隨著中國(guó)、印度等亞洲國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，亞洲各國(guó)對(duì)高端質(zhì) 譜儀的需求也會(huì)不斷提高，預(yù)計(jì)亞洲在未來(lái)將會(huì)成為全球質(zhì)譜儀市場(chǎng) 中增速最快的地區(qū)，而中國(guó)預(yù)計(jì)將成為亞洲地區(qū)增長(zhǎng)最快的質(zhì)譜儀應(yīng) 用市場(chǎng)。
國(guó)外質(zhì)譜技術(shù)保持領(lǐng)先水平
從技術(shù)路徑看質(zhì)譜儀發(fā)展的幾個(gè)階段
質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器相關(guān)專利申請(qǐng)起始于 20 世紀(jì) 70 年代，起初發(fā)展較 為緩慢，進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代后有所加速。以每年申請(qǐng)的專利數(shù)量為 劃分依據(jù)，可以將該技術(shù)的發(fā)展劃分為以下幾個(gè)階段:
1974－1984 年為萌芽期，這一時(shí)期的主要研究機(jī)構(gòu)是德國(guó)布魯克公司， 研究的重點(diǎn)是四極桿質(zhì)量分析器，此外對(duì)飛行時(shí)間分析器、離子阱分 析器等也開(kāi)始了初步研究。
1985－2000 年為緩慢上升期，由于四極桿分析器研究的不斷深入以及 廣泛的應(yīng)用需求，在這一階段的前期(1985－1995 年)研究的重點(diǎn)依然 圍繞四極桿分析器進(jìn)行，且實(shí)現(xiàn)了四極桿質(zhì)譜儀由基礎(chǔ)研究階段向商 業(yè)生產(chǎn)階段的過(guò)度，在這一階段的后期(1996－2000 年)，由于加工工 藝的改進(jìn)和分辨率的提高，飛行時(shí)間分析器的研究逐漸成為熱點(diǎn)。
2001－2006 年進(jìn)入快速發(fā)展期，由于技術(shù)瓶頸不斷突破，這一時(shí)期發(fā) 展最為迅速的當(dāng)屬飛行時(shí)間分析器，此外，離子阱分析器的研究也在 這一時(shí)期超越四極桿成為僅次于飛行時(shí)間分析器的另一研究重點(diǎn)。
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2006 年以后進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定發(fā)展的狀態(tài)，這一時(shí)期各類型分析器的基礎(chǔ) 研究已經(jīng)進(jìn)入相對(duì)成熟的階段，技術(shù)的商業(yè)化成為主要的發(fā)展方向。
國(guó)際巨頭專利情況
質(zhì)量分析器專利申請(qǐng)量排名前十位的企業(yè)，來(lái)自美國(guó)的有 5 家企業(yè)， 來(lái)自日本的有 3 家企業(yè)，此外，還分別有 1 家德國(guó)企業(yè)和 1 家英國(guó)企 業(yè)，質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器的研究主要集中在美國(guó)和日本。
具體來(lái)看，專利數(shù)量排在首位的是來(lái)自日本的島津公司，該公司除在 本國(guó)日本申請(qǐng)專利外，還在另一個(gè)主要研發(fā)國(guó)家美國(guó)部署了大量專利， 此外還通過(guò) PCT 途徑在主要的市場(chǎng)歐洲，以及潛在的市場(chǎng)中國(guó)部署了 相關(guān)專利。專利數(shù)量排在第二位的日立公司同樣來(lái)自日本，其專利部 署的區(qū)域除涵蓋島津公司所有專利部署區(qū)域外，還重點(diǎn)在歐洲的德國(guó)、 英國(guó)和法國(guó)等國(guó)家申請(qǐng)了專利。
美國(guó)專利數(shù)保持領(lǐng)先，2004 年以來(lái)中國(guó)專利布局開(kāi)始起步 ? 質(zhì)量分析器領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量排名前五位的國(guó)家分別為:美國(guó)、日本、 英國(guó)、德國(guó)和中國(guó)。 ? 美國(guó)屬于該技術(shù)領(lǐng)域的傳統(tǒng)強(qiáng)國(guó)，申請(qǐng)的質(zhì)量分析器專利量居世界首 位，占到總量的 42.2%。其起始研發(fā)時(shí)間早，萌芽期較短，擁有眾多 實(shí)力較強(qiáng)的研發(fā)型企業(yè)，如賽默飛世公司、安捷倫技術(shù)有限公司、DH 技術(shù)發(fā)展中心和美迪生公司等。
日本的專利數(shù)量次于美國(guó)，在總體排名中位居第二，占全球?qū)＠偭?的 23.4%。從時(shí)間分布來(lái)看，探索期較長(zhǎng)，一直延續(xù)至 1992 年， 1993 年開(kāi)始緩慢增加。此外，與美國(guó)不同的是，日本的專利主要掌握 在少數(shù)大型儀器公司手中，如島津和日立，這兩家企業(yè)的專利數(shù)量分 別占日本在該領(lǐng)域總專利量的 34.4%和 26.0%。
英國(guó)、德國(guó)、中國(guó)和加拿大的專利數(shù)量處于 200～500 件區(qū)間，相差 較小。其中，英國(guó)和德國(guó)的發(fā)展趨勢(shì)較為相似，且專利主要來(lái)自于國(guó) 內(nèi)行業(yè)的領(lǐng)頭企業(yè)，如英國(guó)質(zhì)譜公司和德國(guó)布魯克公司。中國(guó)的起始 研究時(shí)間最晚，在 2000 年以前只有零星的專利申請(qǐng)，從 2005 年開(kāi)始 才呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。
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中國(guó)質(zhì)譜發(fā)展離不開(kāi)政策支持。
服務(wù)端：國(guó)內(nèi)臨床檢驗(yàn)的市場(chǎng)主要還是以公立醫(yī)院檢驗(yàn)科為主。1）收 費(fèi)目錄準(zhǔn)入：公立醫(yī)院開(kāi)展檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法，需按照衛(wèi)生部定期公布 的《全國(guó)醫(yī)療服務(wù)價(jià)格項(xiàng)目規(guī)范》展開(kāi)。目前，除了微生物鑒定方面 的應(yīng)用外，質(zhì)譜在其他領(lǐng)域難以廣泛開(kāi)展。2）試劑注冊(cè)準(zhǔn)入：過(guò)去， 不同于美國(guó)第三方實(shí)驗(yàn)室 LDT 模式，醫(yī)院檢驗(yàn)科開(kāi)展質(zhì)譜項(xiàng)目最普遍 的是 IVD 模式，需要采購(gòu)注冊(cè)試劑產(chǎn)品。3）方法學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化：不同的檢 測(cè)方法，一次檢測(cè)的指標(biāo)數(shù)量、精準(zhǔn)度、檢測(cè)時(shí)間等差距很大，目前 沒(méi)有統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。4）人才缺乏：質(zhì)譜儀的使用需要樣品前處理、 人工進(jìn)樣等相對(duì)復(fù)雜的流程，相對(duì)于常規(guī)設(shè)備對(duì)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員提出 了更高的要求。
行業(yè)變化點(diǎn)：
1）政策不斷支持臨床質(zhì)譜發(fā)展。《十三五醫(yī)療器械科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī) 劃》明確將體外診斷類一新型醫(yī)用質(zhì)譜儀，研制基于基質(zhì)輔助激光 解吸附等軟電離方式的飛行時(shí)間，四極桿或串聯(lián)高精度質(zhì)譜儀，研制 常用的同位素內(nèi)部參考品，并建立常用的質(zhì)譜數(shù)據(jù)分析庫(kù)列為重大 產(chǎn)品研發(fā)重點(diǎn)發(fā)展方向。同時(shí)，《十三五國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出，要突破醫(yī)用生物質(zhì)譜儀等重大產(chǎn)品，研發(fā)一批重大疾病早期診斷和精 確治療診斷試劑以及適合基層醫(yī)療機(jī)構(gòu)的高精度診斷產(chǎn)品，提升我國(guó) 體外診斷產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
2）國(guó)內(nèi) LDT 政策的逐步放開(kāi)。2021 年 6 月 1 日，國(guó)務(wù)院發(fā)布的最新 版《醫(yī)療器械監(jiān)督管理?xiàng)l例》正式開(kāi)始施行。該條例第 53 條規(guī)定，對(duì) 國(guó)內(nèi)尚無(wú)同品種產(chǎn)品上市的體外診斷試劑，符合條件的醫(yī)療機(jī)構(gòu)根據(jù) 本單位的臨床需要，可以自行研制，在執(zhí)業(yè)醫(yī)師指導(dǎo)下在本單位內(nèi)使 用。此前，LDT 模式的合規(guī)性一直是制約臨床質(zhì)譜發(fā)展的一大因素， 目前國(guó)內(nèi) LDT 政策的逐步放開(kāi)有力推動(dòng)質(zhì)譜技術(shù)在臨床應(yīng)用中的發(fā)展。
3）國(guó)內(nèi)企業(yè)持續(xù)研發(fā)創(chuàng)新。目前，以聚光科技、禾信儀器為代表的質(zhì) 譜儀生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)持續(xù)的研發(fā)創(chuàng)新，不斷豐富國(guó)產(chǎn)化質(zhì)譜儀產(chǎn)品矩陣。 同時(shí)，基于國(guó)情進(jìn)行本土化原始創(chuàng)新，為行業(yè)提供一機(jī)多用、高度自 動(dòng)化產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)企業(yè)的研發(fā)創(chuàng)新一方面通過(guò)國(guó)產(chǎn)化降低了醫(yī)療機(jī)構(gòu)購(gòu) 臵質(zhì)譜設(shè)備的成本，另一方面，通過(guò)原始創(chuàng)新解決了易用性和多樣性 問(wèn)題，降低了使用門檻和運(yùn)營(yíng)成本。
細(xì)分市場(chǎng) 假設(shè)，單臺(tái)設(shè)備價(jià)格為 150 萬(wàn)，每年運(yùn)營(yíng)成本 5 萬(wàn)元，單項(xiàng)目檢測(cè)費(fèi)用 150 元，按照 3 年折舊計(jì)算，不考慮貼現(xiàn)情況下，盈虧平衡點(diǎn)為每年單臺(tái)設(shè)備 檢測(cè)量不低于 3700 個(gè)樣本量。以此作為測(cè)算部分細(xì)分市場(chǎng)檢測(cè)需求能帶動(dòng)的 上游質(zhì)譜儀采購(gòu)需求的基礎(chǔ)。
① 新生兒遺傳代謝病
質(zhì)譜檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)：新生兒篩查技術(shù)包括串聯(lián)質(zhì)譜、血氧測(cè)定法、酶水 平測(cè)定、DNA 分析和電泳。LC-MS 相比于傳統(tǒng)免疫方法優(yōu)點(diǎn)主要包括： 1）靈敏度更高，能夠達(dá)到 pg/mL 的水平，傳統(tǒng)方法受制于標(biāo)準(zhǔn)曲線 檢測(cè)限的原因遠(yuǎn)達(dá)不到該水平；2）質(zhì)譜法是通過(guò)被檢測(cè)物的荷質(zhì)比進(jìn) 行精確定量的，與傳統(tǒng)方法相比，特異性更好，準(zhǔn)確性更高；3）串聯(lián) 質(zhì)譜主要通過(guò)對(duì)數(shù)十種小分子的分析，篩查出包括氨基酸代謝異常、 有機(jī)酸代謝紊亂和脂肪酸氧化缺陷在內(nèi)的幾十種遺傳代謝?。ǘ鴤鹘y(tǒng) 新生兒疾病篩查方法僅能檢測(cè)出其中的 1 種），大大提高了篩查效率， 實(shí)現(xiàn)了有一種實(shí)驗(yàn)檢測(cè)一種疾病到一種實(shí)驗(yàn)檢測(cè)多種疾病的 轉(zhuǎn)變。
市場(chǎng)空間：我國(guó)新生兒缺陷率高達(dá) 6%左右，由于這類疾病沒(méi)有特別的 臨床表現(xiàn)，家長(zhǎng)容易忽視，同時(shí)由于病例少見(jiàn)，醫(yī)生容易誤診或難以 確診。但是一旦出現(xiàn)異常癥狀，孩子身體和智力的損害已不可逆轉(zhuǎn)。 當(dāng)前，新生兒篩查市場(chǎng)滲透率不到 1/3，使用質(zhì)譜篩查的比例更低，新 生兒篩查市場(chǎng)需求仍有待持續(xù)開(kāi)發(fā)。按照 1500 萬(wàn)新生人口計(jì)算，每年 1500 萬(wàn)的檢測(cè)量對(duì)應(yīng) 22.5 億臨床檢測(cè)市場(chǎng)能帶動(dòng) 4054 臺(tái)質(zhì)譜儀需求。
② 微量元素檢測(cè)
場(chǎng)景和市場(chǎng)：微量元素在人體內(nèi)的含量雖然不高，但對(duì)人體的生長(zhǎng)發(fā) 育、細(xì)胞分裂、組織修復(fù)、免疫功能、內(nèi)分泌和酶類等生理生化機(jī)能 起著重要作用，與人類生存和健康息息相關(guān)。臨床樣品在進(jìn)行常規(guī)檢 測(cè)時(shí)需要分析的痕量金屬包括有毒重金屬（特別是 Cd，Hg 和 Pb）、 職業(yè)性元素(Cr, Ni, Pt)、飲食暴露元素(Sn,Hg)以及必需元素（例如 I 和 Se）— 這些元素如果在飲食中攝入不足就會(huì)引起元素缺乏。有些元 素可以用于腎臟衰竭和其他疾病的標(biāo)志，而某些痕量元素在臨床治療 上有重要的作用，例如純水中的 Al 可用于腎臟透析。CRC-ICP-MS 的 發(fā)展極大地改進(jìn)以前難檢測(cè)元素，如生物樣品中的 Cr、As 和 Se 的檢 測(cè)方法，也可對(duì)癥狀還不明顯的病人體內(nèi)的這些元素于低濃度時(shí)進(jìn)行 準(zhǔn)確測(cè)定。除疾病治療所需的微量元素檢測(cè)，質(zhì)譜一定程度上具有需 求剛性外，微量元素的常規(guī)檢查市場(chǎng)受需求和監(jiān)管影響市場(chǎng)彈性較大。
質(zhì)譜檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)：衛(wèi)生部臨床檢驗(yàn)中心從 2006 年開(kāi)始開(kāi)展全國(guó)血鉛檢 測(cè)室間質(zhì)量評(píng)價(jià)，2010 年開(kāi)展了全血五元素（銅、鋅、鈣、鎂、鐵） 的室間質(zhì)量調(diào)查。但整體而言，國(guó)內(nèi)目前的微量元素檢測(cè)方法多采用 原子吸收法、電化學(xué)法等，如臨床強(qiáng)烈推薦的錳、硒、碘、鋁等多種 元素均無(wú)法滿足臨床需求；其次，傳統(tǒng)方法操作復(fù)雜、各元素需單獨(dú) 檢測(cè)分析、環(huán)境影響大，導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確、重復(fù)性差。電感耦合等離 子體質(zhì)譜儀（inductively coupled plasma mass spectrometry, ICPMS），具有重復(fù)性好、靈敏度高、樣品處理簡(jiǎn)單、自動(dòng)程度化高、線性范圍寬等特點(diǎn)，可在較短時(shí)間內(nèi)完成測(cè)定等諸多優(yōu)勢(shì)，成為臨床微 量元素檢測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)。
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政策逐漸規(guī)范微量元素檢測(cè)發(fā)展：2019 年，中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)檢驗(yàn)醫(yī)師分 會(huì)臨床質(zhì)譜檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)專業(yè)委員會(huì)結(jié)合目前已公布的質(zhì)譜技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、相 關(guān)指南、文獻(xiàn)及實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，制定了《質(zhì)譜技術(shù)在臨床微量元素檢 測(cè)中的應(yīng)用共識(shí)》，為臨床實(shí)驗(yàn)室采用質(zhì)譜技術(shù)開(kāi)展微量元素檢測(cè)提供 了基本指導(dǎo)。
③ 串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)-維生素 D 檢測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)
場(chǎng)景：妊娠期婦女維生素 D 的需求量需增加 4-5 倍才能滿足胎兒骨骼 生長(zhǎng)和對(duì)鈣的額外需求，維生素 D 缺乏在老年人中也比較常見(jiàn)。因此， 維生素 D 檢測(cè)被多家體檢機(jī)構(gòu)納入常規(guī)體檢項(xiàng)目。維生素 D 是一種脂 溶性類固醇，作為一種激素物質(zhì)，參與維持了血液中正常的鈣和磷濃 度，對(duì)于骨骼的形成也不可缺少。25-羥基維生素作為維生素 D 的主要 代謝形式，半衰期長(zhǎng)，且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，測(cè)定血清中 25OHD 的含量是評(píng) 價(jià)人體中維生素 D 的最佳指標(biāo)。25OHD 包括 25OHD2 和 25OHD3。
質(zhì)譜檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)：25OHD 的檢測(cè)方法較多，主要包括：基于色譜的高 效液相色譜法（HPLC）和液相色譜-質(zhì)譜法（LC-MS/MS），和基于抗 原抗體結(jié)合的免疫學(xué)方法，包括放射免疫、酶聯(lián)免疫（ELISA）、化學(xué) 發(fā)光法等。免疫方法中，放免檢測(cè)由于存在放射污染，目前已基本被 淘汰。ELISA 方法手工操作，結(jié)果易受人為因素影響。所以目前臨床 多采用化學(xué)發(fā)光免疫分析法和質(zhì)譜法。傳統(tǒng)方法的局限性在于不能同 時(shí)確定 25OHD2 和 25OHD3 的含量，串聯(lián)質(zhì)譜法能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定 25OHD2 和 25OHD3 的濃度。
市場(chǎng)空間：按照人均費(fèi)用 150 元，妊娠期婦女每年檢測(cè) 4 次，60 歲以 上老人每年檢測(cè) 1 次，兩者滲透率分別 20%和 5%，維生素 D 檢測(cè)質(zhì) 譜檢測(cè)市場(chǎng)約為 31.5 億元，帶動(dòng) 5372 臺(tái)質(zhì)譜儀需求。
④ 微生物檢測(cè)
場(chǎng)景：微生物檢測(cè)屬于 IVD 的一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，是對(duì)感染性疾病的病原 體或代謝物進(jìn)行檢測(cè)分析，在臨床上通常用于輔助診斷，判斷感染類 型、指導(dǎo)用藥，鑒定環(huán)節(jié)越準(zhǔn)確，診斷結(jié)果和治療方案選擇越恰當(dāng)。 如果沒(méi)有微生物檢測(cè)，醫(yī)生傾向于過(guò)度用藥，或重復(fù)試藥，可能導(dǎo)致 微生物耐藥性或病情延誤。
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質(zhì)譜檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)：傳統(tǒng)檢測(cè)方法分為染色法、培養(yǎng)法、非培養(yǎng)法三種， 由于血培養(yǎng)的陽(yáng)性率低，前處理時(shí)間較長(zhǎng)。日本島津公司的田中耕一 開(kāi)發(fā)的用于生物大分子質(zhì)譜分析的軟解吸電離方法于 2002 年獲得諾貝 爾化學(xué)獎(jiǎng)。MALDI-TOF-MS（基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜)開(kāi) 始受到廣泛關(guān)注。2012 年開(kāi)始，法國(guó)梅里埃公司率先拿到美國(guó) FDA 微生物鑒定認(rèn)證之后，MALDI-TOF MS 迅速在臨床市場(chǎng)鋪開(kāi)。
國(guó)內(nèi)供給：國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上 MALDI-TOF MS 儀器的品牌較多，包括梅里埃、 布魯克、島津、毅新博創(chuàng)、江蘇天瑞(廈門質(zhì)譜)、融智生物、廣州禾信、 東西分析、珠海美華、珠海迪爾、安圖生物和復(fù)星醫(yī)藥等。預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi) 市場(chǎng)總裝機(jī)量在 2000—5000 臺(tái)左右，是國(guó)內(nèi)主要的臨床檢測(cè)質(zhì)譜儀 類型。
⑤ 藥物檢測(cè)
場(chǎng)景：藥物檢測(cè)（therapeutic drug monitoring,簡(jiǎn)稱 TDM），即治療藥 物檢測(cè)，是指在臨床藥物治療過(guò)程中，觀察藥物療效同時(shí)，采集血藥 濃度（或尿液、唾液等），結(jié)合藥代動(dòng)力學(xué)和藥效學(xué)，優(yōu)化給藥方案， 達(dá)到滿意療效和避免毒副反應(yīng)的目的。理論上需要進(jìn)行 TDM 的藥物主 要有：1）治療指數(shù)低、安全范圍窄，毒性反應(yīng)強(qiáng)的藥物；2）藥代動(dòng) 力學(xué)個(gè)體差異大的藥物；3）非線性動(dòng)力學(xué)特征的藥物；4）長(zhǎng)期實(shí)用 且不容易很快判斷療效的藥物等。
質(zhì)譜檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)譜法是精度最高的血藥濃度檢測(cè)方法。血藥濃度 是 TDM 的主要參考指標(biāo)，目前血藥濃度檢測(cè)的主要方法有光譜法、免 疫法、色譜法、質(zhì)譜法等，其中質(zhì)譜法可理解為是色譜法的升級(jí)，即 質(zhì)譜作為分析器處理色譜層析后的樣品。相比于傳統(tǒng)方法而言，質(zhì)譜 法是更為靈敏與精準(zhǔn)的檢測(cè)方式，同樣的對(duì)于前期的設(shè)備投入與人員 的操作要求都比較高。成本因素是阻礙其大范圍推廣的最主要原因。
市場(chǎng)空間：國(guó)內(nèi) TDM 發(fā)展仍處于初期階段，現(xiàn)有臨床指南可借鑒的有 2011 年《AGNP 精神科治療藥物監(jiān)測(cè)共識(shí)指南 2011》明確的 128 個(gè) 精神類藥物；2015 年中華醫(yī)學(xué)會(huì)分會(huì)臨床藥理學(xué)組《兒童治療性藥物 監(jiān)測(cè)專家共識(shí)》確定的 15 種藥品等。截至 2017 年底,我國(guó)在冊(cè)嚴(yán)重精 神障礙患者人數(shù)已達(dá) 581 萬(wàn)。假設(shè)每年每人檢測(cè) 12 次，每次費(fèi)用 150 元，滲透率 10%，市場(chǎng)空間將達(dá) 10.45 億，帶動(dòng) 1884 臺(tái)質(zhì)譜儀需求。
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3、精準(zhǔn)診斷
質(zhì)譜助力精準(zhǔn)診斷發(fā)展。傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)模式正進(jìn)入到基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、 代謝組學(xué)等多組學(xué)整合分析的精準(zhǔn)診斷時(shí)代。在過(guò)去的幾十年里,研究者用 各種組學(xué)技術(shù)致力于生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)和疾病的早期診斷。以高性能質(zhì)譜 為核心的多組學(xué)研究已成為各類疾病篩查、早期診斷、治療監(jiān)測(cè)和預(yù)后評(píng) 估的生物標(biāo)志物創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)平臺(tái)。目前生物標(biāo)志物不僅涵蓋了傳 統(tǒng)的核酸、蛋白質(zhì)、糖類及代謝物等標(biāo)志物類型,還囊括細(xì)胞遺傳學(xué)和細(xì)胞 動(dòng)力學(xué)參數(shù),以及體液中的外泌體、細(xì)胞等。 ? 精準(zhǔn)診斷細(xì)分領(lǐng)域：基因組學(xué)可以告訴我們什么事情有可能會(huì)發(fā)生，轉(zhuǎn)錄 組學(xué)和蛋白組學(xué)告訴我們什么事情即將發(fā)生，而代謝組學(xué)會(huì)告訴我們什么 事情正在發(fā)生。盡管質(zhì)譜在遺傳標(biāo)記的基因分型（單核苷酸多態(tài)性 SNP、 短串聯(lián)重復(fù)序列及其組合測(cè)定），以及 DNA 甲基化分析等方面展現(xiàn)出了一 定的優(yōu)勢(shì)，然而基因組學(xué)并不是質(zhì)譜的主要應(yīng)用領(lǐng)域。質(zhì)譜在蛋白質(zhì)組學(xué) 和代謝組學(xué)發(fā)揮了重要作用。
蛋白質(zhì)組學(xué)
原理：蛋白質(zhì)作為直接參與細(xì)胞生物學(xué)過(guò)程的大分子，是生理功能的 執(zhí)行者和生命現(xiàn)象的直接體現(xiàn)者，蛋白質(zhì)水平的變化直接反映了生命 在生理或病理?xiàng)l件下的變化，可以精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)疾病的狀況和進(jìn)展。蛋 白質(zhì)是一種可以很好地反映人體健康狀態(tài)的生物標(biāo)記物。
質(zhì)譜應(yīng)用：臨床蛋白質(zhì)組學(xué)中有兩種策略可以識(shí)別生物標(biāo)志物，一是 經(jīng)典策略，使用電泳技術(shù)分離蛋白質(zhì)和多肽混合物然后進(jìn)行質(zhì)譜鑒定； 二是利用質(zhì)譜技術(shù)分析樣品的完整質(zhì)譜圖，以獲得可以用作疾病指 紋的完整蛋白質(zhì)/肽譜。組織、器官、體液和細(xì)胞培養(yǎng)物等生物樣品 均可被用作為蛋白質(zhì)類生物標(biāo)志物的研究。蛋白質(zhì)組學(xué)研究的一個(gè)重 大挑戰(zhàn)是蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的多樣性分析及蛋白質(zhì)、多肽鑒定，質(zhì)譜技術(shù) 較好地解決了這些難題，滿足了蛋白質(zhì)組學(xué)對(duì)技術(shù)平臺(tái)的需求。另外， 單細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)也逐漸成為質(zhì)譜要搶占的下一個(gè)技術(shù)高地。
代謝組學(xué)
原理：代謝組學(xué)研究的是生物體中新陳代謝過(guò)程中的所有產(chǎn)物，一般 而言，這些代謝產(chǎn)物的相對(duì)分子質(zhì)量小于 1000Da,如激素、有機(jī)酸、 氨基酸、脂質(zhì)、多糖、芳香烴等。代謝物作為生理或病理狀態(tài)的重要 指標(biāo),有助于了解疾病的發(fā)生和進(jìn)展,極有可能成為疾病早期診斷、評(píng)估 治療效果和生存率的有效指標(biāo)。通過(guò)不同代謝組研究平臺(tái)的檢測(cè)，可 以了解患者與健康人代謝物之間的差異，從中選擇合適的代謝物作為 與疾病相關(guān)的生物學(xué)標(biāo)志物 biomarker，為潛在的疾病診斷提供依據(jù)， 還可以將代謝物關(guān)聯(lián)到代謝途徑中以進(jìn)一步探究疾病的起因與機(jī)制。 同時(shí)，由于代謝組學(xué)所檢測(cè)的許多內(nèi)源性小分子化合物直接參與了體內(nèi)各種代謝/循環(huán)，其水平高低在一定程度上反映了機(jī)體生化代謝的機(jī) 能和狀態(tài)，通過(guò)代謝網(wǎng)絡(luò)分析還能了解體內(nèi)生化代謝狀態(tài)，溝通生化 代謝與疾病關(guān)系，從相關(guān)的代謝異常處入手探索和揭示疾病病因、病 理機(jī)制，也有助于發(fā)現(xiàn)新的藥物作用靶點(diǎn)。
質(zhì)譜應(yīng)用：代謝組學(xué)研究主要有兩種策略，即靶向分析和代謝物圖譜 分析。靶向分析是指對(duì)特定分析物的鑒定和量化；代謝物圖譜分析又 稱為非靶向或整體分析，是比較相似樣品中未量化的代謝譜對(duì)疾病或 外來(lái)刺激下的不同反應(yīng)特征。靶向分析和代謝物圖譜分析在生物標(biāo)志 物的發(fā)現(xiàn)中是相輔相成的，首先利用代謝物圖譜分析確定樣品之間代 謝譜的差異，然后選擇關(guān)鍵的代謝物作為潛在的生物標(biāo)志物進(jìn)行目標(biāo) 代謝物定量，并在臨床標(biāo)本中通過(guò)靶向分析進(jìn)行驗(yàn)證。質(zhì)譜技術(shù)與氣 相色譜、液相色譜、毛細(xì)管電泳等分離技術(shù)結(jié)合提高了代謝組學(xué)靶向 和非靶向分析的靈敏度、可靠性和分析效率,被廣泛地用于代謝組學(xué)研 究。質(zhì)譜平臺(tái)能對(duì)生物體中數(shù)百至數(shù)千種代謝物進(jìn)行靈敏且可重現(xiàn)的 檢測(cè)，基于質(zhì)譜的代謝組學(xué)檢測(cè)超出了常規(guī)化學(xué)分析和代謝表型分析 的范圍，是代謝物類標(biāo)志物檢測(cè)的最佳平臺(tái)，其在疾病發(fā)病機(jī)制研究 和臨床診療中有廣闊前景。
市場(chǎng)空間。據(jù)國(guó)際市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu) BBC Research 的數(shù)據(jù)顯示，2016 年全球 精準(zhǔn)醫(yī)療市場(chǎng)規(guī)模 600 億美元，其中精準(zhǔn)診斷市場(chǎng)規(guī)模為 100 億美元，精 準(zhǔn)治療市場(chǎng)規(guī)模為 500 億美元。到 2017 年全球精準(zhǔn)醫(yī)療市場(chǎng)規(guī)模約為 690 億美元。質(zhì)譜需求也將受益于下游應(yīng)用的快速增長(zhǎng)。
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三、半導(dǎo)體
據(jù) SDI 和 SEMI 數(shù)據(jù)顯示，2020 年我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備體量約 1700 億元，其 中檢測(cè)設(shè)備占總設(shè)備比例的 17%，我國(guó)半導(dǎo)體檢測(cè)設(shè)備 2020 年規(guī)模約為 289 億元。質(zhì)譜儀在其中扮演了非常重要的角色。國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體企業(yè)崛起連同國(guó)產(chǎn)質(zhì)譜儀技術(shù)的逐漸成熟，加速國(guó)產(chǎn)質(zhì)譜進(jìn)入 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。由于過(guò)去中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)主要受國(guó)外企業(yè)壟斷，國(guó)外半導(dǎo)體 企業(yè)大多選擇向安捷倫等國(guó)外供應(yīng)商采購(gòu)儀器，導(dǎo)致中國(guó)儀器企業(yè)較難進(jìn) 入半導(dǎo)體領(lǐng)域。國(guó)務(wù)院發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2019 年我國(guó)芯片自給率僅為 30%左右，計(jì)劃至 2025 中國(guó)芯片國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到 70%，這為中國(guó)質(zhì)譜儀等 儀器企業(yè)的發(fā)展提供了更多機(jī)會(huì)。
四、食品安全
質(zhì)譜技術(shù)具有良好的定性以及精確定量功能，可廣泛應(yīng)用于食品中有毒有 害物質(zhì)及非法添加物質(zhì)分析、轉(zhuǎn)基因食品檢測(cè)、食品安全快速檢測(cè)等領(lǐng)域。 十三五期間，國(guó)家出臺(tái)了《十三五國(guó)家食品安全規(guī)劃》，要求建立全 覆蓋、組合式、非靶向檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)體系，積極研發(fā)食品中化學(xué)性、生物 性、放射性危害物高效識(shí)別與確證關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品，研發(fā)多模式陣列光譜、 小型質(zhì)譜、離子遷移譜等具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能化快速檢測(cè)試劑、小型 化智能離線及在線快速檢測(cè)裝備。
近年來(lái)，我國(guó)食品安全檢測(cè)行業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。根據(jù)《十三五國(guó)家食品 安全規(guī)劃》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至十二五末，全國(guó)獲得許可證的食品生產(chǎn)企 業(yè) 13.5 萬(wàn)家、流通企業(yè) 819 萬(wàn)家、餐飲服務(wù)企業(yè) 348 萬(wàn)家。根據(jù)中儀器 表學(xué)會(huì)分析儀器分會(huì)數(shù)據(jù)，2010 年我國(guó)食品安全檢測(cè)行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模僅為 140 億元，至 2018 年已經(jīng)躍升為 665 億元。根據(jù)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局 數(shù)據(jù)，2018 年我國(guó)各類食品安全檢測(cè)機(jī)構(gòu)共計(jì) 3,389 家。隨著未來(lái)國(guó)家針 對(duì)食品安全檢測(cè)范圍和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，以及我國(guó)食品生產(chǎn)、流通及 餐飲服務(wù)企業(yè)數(shù)量的不斷增加，食品安全檢測(cè)行業(yè)的快速增長(zhǎng)將為上游檢 測(cè)儀器市場(chǎng)需求提供強(qiáng)大支撐，質(zhì)譜儀在食品安全領(lǐng)域的應(yīng)用空間將會(huì)不 斷增長(zhǎng)。
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五、其他領(lǐng)域
除上述應(yīng)用領(lǐng)域外，質(zhì)譜儀可在多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，如工業(yè)過(guò)程分析、氣 象分析、資源勘探、同位素在線分析等領(lǐng)域。在工業(yè)過(guò)程分析領(lǐng)域，質(zhì)譜 儀可在石油化工、高純氣體雜質(zhì)檢測(cè)、鋼鐵生產(chǎn)等涉及工業(yè)過(guò)程檢測(cè)分析 的行業(yè)進(jìn)行廣泛應(yīng)用。
研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度不及預(yù)期：質(zhì)譜儀屬于高端儀器設(shè)備，相較國(guó)外，國(guó)內(nèi) 發(fā)展時(shí)間較短，未來(lái)仍需持續(xù)加大研發(fā)投入。在此過(guò)程中，技術(shù)儲(chǔ)備研發(fā) 和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用存在不確定性，新產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)展可能不及預(yù)期。
市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇風(fēng)險(xiǎn)：由于市場(chǎng)參與者較多，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的新產(chǎn)品上市可能會(huì) 行業(yè)內(nèi)其他參與者產(chǎn)生影響，存在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇等風(fēng)險(xiǎn)。 ? 核心零部件進(jìn)口風(fēng)險(xiǎn)：由于國(guó)內(nèi)質(zhì)譜企業(yè)儀器國(guó)產(chǎn)化程度不同，對(duì)國(guó)外依 賴較高的企業(yè)可能會(huì)面臨核心零部件進(jìn)口困難，影響生產(chǎn)和市場(chǎng)投放。
下游應(yīng)用需求低于預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)。質(zhì)譜下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，各細(xì)分市場(chǎng)受行業(yè) 景氣度、監(jiān)管環(huán)境變化等因素影響，需求增長(zhǎng)可能存在不確定性，最終影 響上游質(zhì)譜銷售。
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