達(dá)碩信息與雪景電子科技在全二維氣相色譜領(lǐng)域深入合作

2016年1月?15??日，大連達(dá)碩信息技術(shù)有限公司（以下簡(jiǎn)稱：達(dá)碩信息）與雪景電子科技（上海）有限公司依托各自優(yōu)勢(shì)，在全二維氣相色譜（GC×GC）數(shù)據(jù)分析軟件開發(fā)、產(chǎn)品推廣及解決方案展開全面合作，達(dá)碩信息也成為雪景電子科技國(guó)內(nèi)首家合作經(jīng)銷商。

? ? 達(dá)碩信息是國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，是國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的具備算法創(chuàng)新能力，提供數(shù)據(jù)處理軟件產(chǎn)品和服務(wù)，及行業(yè)數(shù)據(jù)個(gè)性化解決方案的企業(yè)。公司海外歸來(lái)的同事具有很強(qiáng)的全二維色譜分析及其復(fù)雜數(shù)據(jù)分析處理背景，在國(guó)際領(lǐng)先的Philip?Marriott研究組從事多年的全二維化學(xué)計(jì)量學(xué)相關(guān)算法研究，研究成果豐碩，獲得廣泛的國(guó)際認(rèn)可。

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關(guān)于雪景電子科技

雪景電子科技（?上海）有限公司致力于以全二維氣相色譜為主的先進(jìn)色譜技術(shù)的研發(fā)、銷售、推廣、以及技術(shù)咨詢服務(wù)。公司由留美海歸博士創(chuàng)辦成立，技術(shù)研發(fā)實(shí)力雄厚，人才配備精良。研發(fā)團(tuán)隊(duì)擁有世界頂尖分析儀器公司研發(fā)實(shí)驗(yàn)室多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)全二維色譜的系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用實(shí)踐有著深刻的理解和豐富的經(jīng)驗(yàn)。

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一、全二維氣相色譜簡(jiǎn)介（GC×GC）

全二維氣相色譜（Comprehensive?Two-dimensional?Gas?Chromatography,?簡(jiǎn)稱GC×GC）是上世紀(jì)九十年代在傳統(tǒng)的一維氣相色譜基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新的色譜分析技術(shù)。其主要原理是把分離機(jī)理不同而又互相獨(dú)立的兩支色譜柱以串聯(lián)方式連接，中間裝有一個(gè)調(diào)制器（Modulator）,?經(jīng)第一根柱子分離后的所有餾出物在調(diào)制器內(nèi)進(jìn)行濃縮聚集后以周期性的脈沖形式釋放到第二根柱子里進(jìn)行繼續(xù)分離，最后進(jìn)入色譜檢測(cè)器（圖1）。這樣在第一維沒有完全分開的組分（共餾出物）在第二維進(jìn)行進(jìn)一步分離，達(dá)到了正交分離的效果。

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圖1?全二維氣相色譜原理圖

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■全二維色譜圖

? 檢測(cè)器的信號(hào)經(jīng)過(guò)專業(yè)軟件重整合并后可以生成直觀的全二維色譜圖。一般以第一根柱上的保留時(shí)間為橫坐標(biāo),?第二根柱上的保留時(shí)間為第二橫坐標(biāo)，信號(hào)強(qiáng)度為縱坐標(biāo)做三維圖；或以第一根柱上的保留時(shí)間為橫坐標(biāo)，第二根柱上的保留時(shí)間為縱坐標(biāo)，信號(hào)強(qiáng)度以顏色深淺區(qū)分的二維等高圖或輪廓圖。

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■技術(shù)特點(diǎn)

????? ? 相比于傳統(tǒng)的一維氣相色譜，全二維氣相色譜的主要優(yōu)勢(shì)在于

????????→分辨率高，峰容量大

????????→靈敏度高

????????→不同種類的化合物在色譜圖上的分布有規(guī)律，便于定性分析

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■調(diào)制器（Modulator）

? 全二維色譜最核心的部件是調(diào)制器，根據(jù)調(diào)制的類型，可分為氣流式調(diào)（Flow?modulator）和熱式調(diào)制器（Thermal?modulator）。氣流式調(diào)制器也稱閥調(diào)制器，通過(guò)一段固定長(zhǎng)度的樣品管路和兩個(gè)切換閥來(lái)實(shí)現(xiàn)餾分的聚集和釋放。該技術(shù)安裝簡(jiǎn)單，調(diào)制范圍廣，但配置靈活性差，性能不理想，而且與質(zhì)譜配合時(shí)大量樣品都需要被分流（因?yàn)橘|(zhì)譜的進(jìn)口流量一般不超過(guò)1-2ml/min，而氣流式調(diào)制器的出口流量一般在20ml/min左右），從而影響靈敏度，目前實(shí)際應(yīng)用并不普及。而熱式調(diào)制器采用對(duì)某段色譜柱進(jìn)行反復(fù)冷卻和加熱實(shí)現(xiàn)組分在色譜柱內(nèi)的聚集和釋放，配置靈活，性能更好，是目前主流的調(diào)制器類型。LECO和ZOEX是目前世界上主要的兩家熱調(diào)制器生產(chǎn)廠家（均為美國(guó)公司），國(guó)內(nèi)目前以研究仿制為主，還未形成有競(jìng)爭(zhēng)力的商業(yè)化產(chǎn)品。這些市場(chǎng)上主流的熱調(diào)制器均采用大量制冷劑（液氮、液態(tài)二氧化碳或制冷空氣等）進(jìn)行制冷，使用不方便，維護(hù)成本高，難以在基層實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行推廣。

■主要市場(chǎng)

全二維氣相色譜技術(shù)相比傳統(tǒng)一維色譜，分離能力大大增強(qiáng)，特別適合于針對(duì)復(fù)雜樣品的高分辨解析，或者是在含有較大本底物質(zhì)的樣品中針對(duì)某些特定痕量物質(zhì)的分析檢測(cè)。目前主要用于以下行業(yè)和市場(chǎng)

????????→石油化工（油品分析，工藝檢測(cè)，溢油分析）

????????→環(huán)境檢測(cè)（揮發(fā)性有機(jī)物，PM2.5溯源，持久性有機(jī)物）

????????→食品藥品（非法添加，農(nóng)藥殘留，特色鑒定）

????????→香精香料（有效成分，添加物、殘留物分析）

????????→生物醫(yī)療（代謝組學(xué)，呼氣檢測(cè)）

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二、新一代全二維氣相色譜技術(shù)

? ? 針對(duì)現(xiàn)有熱調(diào)制器和全二維氣相色譜使用不便的問(wèn)題，雪景電子科技（上海）有限公司與達(dá)碩信息在硬件設(shè)計(jì)、配置優(yōu)化、數(shù)據(jù)處理等方面進(jìn)行了一系列的創(chuàng)新，推出了以新型固態(tài)熱調(diào)制器為基礎(chǔ)的新一代全二維氣相色譜技術(shù)，為全二維氣相色譜在普通實(shí)驗(yàn)室甚至實(shí)驗(yàn)室外的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。

■新型固態(tài)熱調(diào)制器

? 新型固態(tài)熱調(diào)制器采用半導(dǎo)體制冷技術(shù)，使全二維氣相色譜（GC×GC）徹底擺脫了液氮和其他制冷劑的使用。創(chuàng)新的機(jī)械、熱管理與模塊化設(shè)計(jì)在保證了產(chǎn)品性能與目前主流熱調(diào)制器相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上，顯著提高了熱效率，減小了系統(tǒng)體積和功耗，簡(jiǎn)化了安裝與操作過(guò)程（圖2）。這些技術(shù)進(jìn)步極大地降低了GC×GC技術(shù)的使用難度和運(yùn)營(yíng)成本，適合于在常規(guī)實(shí)驗(yàn)室推廣普及。另外，固態(tài)熱調(diào)制器可以簡(jiǎn)單安裝各種氣相色譜平臺(tái)進(jìn)行使用，首次使全二維氣相色譜在野外分析和在線檢測(cè)的應(yīng)用成為可能。

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圖2?新型固態(tài)熱調(diào)制器實(shí)物圖及裝配效果圖

主要技術(shù)特點(diǎn)和指標(biāo)

????????→制冷方式：半導(dǎo)體制冷元件（TEC），無(wú)需任何制冷劑

????????→外觀：575px×275px×250px

????????→重量：5kg

????????→電源：110-220VAC,?最大功耗?220W

????????→冷區(qū)溫度：-50—100°C，數(shù)字設(shè)定，支持多階程序升溫

????????→熱區(qū)溫度：40—320°C，數(shù)字設(shè)定，支持多階程序升溫

????????→調(diào)制范圍：C5-C40

????????→調(diào)制周期：≥1.5s

????????→調(diào)制后峰寬：典型值20-25ms

????????→吹掃氣用量：干燥氮?dú)饣蚩諝?-10ml/min（>20psi）,?用于保持冷區(qū)干燥

????????→通訊接口：USB與PC通訊，同步線與GC通訊

????????→人機(jī)界面：PC客戶端

????????→色譜平臺(tái)：可搭配任何氣相色譜平臺(tái)，包括實(shí)驗(yàn)室色譜和便攜式色譜

????????→創(chuàng)新的電子補(bǔ)氣模式

? ? 新一代全二維氣相色譜技術(shù)在調(diào)制器和第二維分析柱之間加入了一路電子控制的補(bǔ)氣（圖3）。這種全新的工作模式給全二維色譜帶來(lái)了巨大的優(yōu)勢(shì)和靈活性。

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圖3?帶有電子控制的補(bǔ)氣模式的全二維氣相色譜原理圖

? ? 首先，第一維和第二維的流量實(shí)現(xiàn)了完全解耦，從而可以方便靈活地對(duì)兩維流量同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化。而在傳統(tǒng)的全二維氣相色譜中，第一維和第二維流量相同，一般無(wú)法實(shí)現(xiàn)同時(shí)優(yōu)化，需要采用額外的二維柱箱對(duì)二維分離進(jìn)行有限的調(diào)節(jié)（消除峰迂回等）。全新的補(bǔ)氣模式省去了二維柱箱配置，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了系統(tǒng)。更重要的是，靈活的兩維流量控制也首次讓兩維保留時(shí)間鎖定和比例縮放成為可能，實(shí)現(xiàn)了在不同檢測(cè)器和不同配置條件下譜圖的精確對(duì)應(yīng)（詳見最新技術(shù)應(yīng)用），為建立特定樣品的二維指紋圖譜庫(kù)以及快速篩查和譜圖比對(duì)鋪平了道路。此外，電子補(bǔ)氣模式還可以提供一些額外的功能，比如對(duì)一維柱的反吹保護(hù)等。

■全二維色譜數(shù)據(jù)處理軟件

數(shù)據(jù)處理一直是全二維色譜技術(shù)中的難點(diǎn)和痛點(diǎn)。雪景科技推出的Canvas多維色譜數(shù)據(jù)處理軟件使用了高度智能化的算法，根據(jù)使用者的習(xí)慣和分析規(guī)律，省略了大部分冗余的用戶參數(shù)，使全二維氣相色譜分析更加簡(jiǎn)潔快速。該數(shù)據(jù)處理軟件可以實(shí)現(xiàn)以下功能

????????→二維色譜可視化

????????→智能化調(diào)制周期判定、峰識(shí)別和積分（全程自動(dòng)化，無(wú)需客戶干預(yù)）

????????→族分析功能

????????→色譜圖對(duì)比

????????→定量與定性分析

????????→系統(tǒng)流路計(jì)算優(yōu)化

? ? 此外，還可以根據(jù)不同客戶的需求，對(duì)常用全二維氣相色譜功能進(jìn)行集成和定制，方便客戶的日常操作與檢測(cè)分析。

? ? ■達(dá)碩信息在全二維色譜分析和算法方面擁有豐富的經(jīng)驗(yàn)，特別是在譜圖分析、模式識(shí)別、指紋圖譜庫(kù)建立等方面掌握全球領(lǐng)先的核心技術(shù)。達(dá)碩信息將與雪景科技將展開深入合作，進(jìn)一步完善二維色譜數(shù)據(jù)處理軟件的功能，并逐步建立典型行業(yè)重要樣品的二維指紋圖譜庫(kù)，力爭(zhēng)降低全二維色譜分析的技術(shù)門檻和操作難度，為今后全二維氣相色譜分析的普及與標(biāo)準(zhǔn)化作出貢獻(xiàn)。

三、發(fā)展路線與合作模式

? ? 我們的特點(diǎn)是擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的簡(jiǎn)單實(shí)用的硬件和軟件，以及豐富的全二維氣相色譜分析應(yīng)用和數(shù)據(jù)處理經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于現(xiàn)有的分析檢測(cè)行業(yè)的用戶，如果需要對(duì)復(fù)雜樣品進(jìn)行全面分析，我們可以提供必要的硬件和軟件，將常用的一維氣相色譜簡(jiǎn)單升級(jí)成全二維氣相色譜系統(tǒng)，以達(dá)到高分離度高分辨率的要求。同時(shí)，我們也將和各行各業(yè)的分析檢測(cè)客戶深入合作，根據(jù)行業(yè)特點(diǎn)，共同開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的全二維分析方法，逐步建立起典型樣品的二維指紋圖譜庫(kù)，實(shí)現(xiàn)利用非質(zhì)譜檢測(cè)器進(jìn)行樣品快速比對(duì)和常規(guī)篩查，簡(jiǎn)化分析過(guò)程，減少數(shù)據(jù)處理時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)全二維氣相色譜技術(shù)在分析檢測(cè)行業(yè)的普及應(yīng)用。此外我們也歡迎各儀器廠商和我們進(jìn)行系統(tǒng)集成等方面的合作，將全二維氣相色譜技術(shù)進(jìn)一步推向更廣闊的市場(chǎng)，尤其是在線和便攜式的檢測(cè)市場(chǎng)。

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