1科學(xué)儀器行業(yè)概覽

　　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)工具包括實(shí)驗(yàn)耗材、分析工具、儀器和大型設(shè)備，用于學(xué)術(shù)研究和生命科學(xué)產(chǎn)品的工業(yè)化。它們應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)療診斷、藥品生產(chǎn)等多種場(chǎng)景，涉及多個(gè)學(xué)科的交叉應(yīng)用。它們是生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈的基石。所有的研究和生產(chǎn)都需要依靠工具。

　　科學(xué)儀器是國(guó)際生命科學(xué)工具巨頭的關(guān)鍵布局領(lǐng)域。我們將生命科學(xué)和技術(shù)工具分為三類：試劑、耗材、儀器和設(shè)備。我們有12個(gè)特定的子類別，將14家海外上市公司的產(chǎn)品分類并繪制成產(chǎn)品矩陣。從矩陣中可以看出，國(guó)際巨頭生命科學(xué)工具公司（如丹納赫、賽默飛、安捷倫和賽多利斯）幾乎貫穿整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。其中，科學(xué)儀器是國(guó)際巨頭的關(guān)鍵領(lǐng)域之一。

　　除了服務(wù)于生命科學(xué)領(lǐng)域外，科學(xué)儀器在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展和重大基礎(chǔ)科學(xué)創(chuàng)新中發(fā)揮著極其重要的作用。根據(jù)美國(guó)商務(wù)部的數(shù)據(jù)，儀器行業(yè)的總產(chǎn)值僅占工業(yè)總產(chǎn)值的4%，但對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響達(dá)到66%。在科學(xué)研究領(lǐng)域，科學(xué)儀器是科學(xué)創(chuàng)新的基本條件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2017年，在諾貝爾獎(jiǎng)自然科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)目中，11%的項(xiàng)目因發(fā)明科學(xué)儀器而直接獲獎(jiǎng)。此外，72%的物理獎(jiǎng)、81%的化學(xué)獎(jiǎng)和95%的生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)都是在尖端科學(xué)儀器的幫助下完成的。

　　市場(chǎng)規(guī)模SDI數(shù)據(jù)顯示，2015年，全球分析儀器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到513.2020年估計(jì)677億美元，.5億美元，5年GAGR4.4%。2015年，中國(guó)的科學(xué)儀器占全球市場(chǎng)的10%左右。

　　科學(xué)儀器包括：質(zhì)譜、核磁共振、電子顯微鏡、色譜、顯微鏡、元素分析儀、氨氮儀、碳硫儀、輻射儀、傳感器、精密天平儀、電流儀。色譜、光譜和質(zhì)譜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)譜具有直接測(cè)量物質(zhì)原子量和分子量的優(yōu)點(diǎn)，在定性和定量分析方面具有較高的靈敏度和精度要求。

　　質(zhì)譜儀具有靈敏度高、分辨率高的優(yōu)點(diǎn)，在科學(xué)儀器中具有較高的行業(yè)地位。(MS)它是一種強(qiáng)大的分析工具，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。在醫(yī)學(xué)和生命醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，質(zhì)譜的高靈敏度和高分辨率為分析藥物和生物系統(tǒng)的復(fù)雜代謝物開辟了一個(gè)新的領(lǐng)域。與其他技術(shù)相比，質(zhì)譜只是一種測(cè)量分子量的技術(shù)。通過它，我們可以預(yù)測(cè)分子式。它是基于樣品轉(zhuǎn)換為電離狀態(tài)，然后通過其質(zhì)荷比(m/e)識(shí)別。質(zhì)譜提供了豐富的元素信息，是解釋復(fù)雜混合物成分和未知復(fù)合物結(jié)構(gòu)分析的重要工具。質(zhì)譜還有助于對(duì)元素進(jìn)行定量分析，即質(zhì)譜信號(hào)的強(qiáng)度與相應(yīng)元素的百分比成正比。它還可以檢測(cè)到更高的靈敏度，如色譜組合，LC-MS，GC-MS和LC/MS/MS等。

　　中國(guó)科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)潛力巨大

　　海外企業(yè)在全球科學(xué)儀器行業(yè)長(zhǎng)期處于領(lǐng)先地位。根據(jù)美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)的說法C&EN2018年全球科學(xué)儀器品牌發(fā)布TOP主要是海外企業(yè)。其中，美國(guó)賽默飛（ThermoFisherScientific）儀器板塊銷售額達(dá)到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)政策繼續(xù)支持

　　國(guó)內(nèi)高端儀器供應(yīng)鏈空間潛力巨大。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)的份額僅為14億元.40%。政策支持是我國(guó)國(guó)內(nèi)高端科學(xué)儀器從無(wú)到有取得良好發(fā)展的重要因素。

　　頂層設(shè)計(jì):科學(xué)儀器一直是中國(guó)五年發(fā)展規(guī)劃的重要組成部分“十三五”和“十四五”期間，國(guó)務(wù)院先后出臺(tái)了包括但不限于《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新計(jì)劃“十三五”儀器儀表行業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃“十三五”《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》、《2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》等。

　　專項(xiàng)資金支持:2011年，自科技部、財(cái)政部首次啟動(dòng)，旨在提高我國(guó)科學(xué)儀器設(shè)備的自主創(chuàng)新能力和自主裝備水平，支持科技創(chuàng)新，服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展“國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)項(xiàng)目”此后，科技部、財(cái)政部、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、工業(yè)和信息化部、自然科學(xué)基金等。不斷加大對(duì)科學(xué)儀器領(lǐng)域的政策支持力度。僅在2011年，專項(xiàng)資金支持就達(dá)到了7.7億元。之后，一系列“國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)項(xiàng)目”不斷推出，成為國(guó)內(nèi)科學(xué)儀器發(fā)展的重要力量。

　　2色譜儀:優(yōu)秀的定量和分離工具

　　色譜原理及分類

　　原理：采用樣品中各成分、流動(dòng)相和固定相（吸附、分配、交換等性能差異）的方法，先分離，然后按一定順序檢測(cè)各成分及其含量。廣泛應(yīng)用于石化、生命科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品等領(lǐng)域。

　　根據(jù)流動(dòng)相的分類：流動(dòng)相是在色譜分離過程中攜帶組分向前移動(dòng)的物質(zhì)。固定相位是在色譜分離過程中具有吸附活性的固體或在載體表面有污漬的液體。根據(jù)流動(dòng)相的不同，色譜可分為氣相色譜、液相色譜、超臨界液相色譜和電色譜。氣相色譜和液相色譜是應(yīng)用最廣泛的兩種色譜儀器。

　　色譜法的優(yōu)缺點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn):(1)分離效率高，能有效分離復(fù)雜混合物、有機(jī)同系物和異構(gòu)體；(2)靈敏度高，可以檢測(cè)到μg〃g-(10-6)級(jí)甚至ng〃g-(3)分析速度快，一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)就能完成一個(gè)樣品的分析；(4)應(yīng)用范圍廣:①氣相色譜：沸點(diǎn)低于4000℃分析各種有機(jī)或無(wú)機(jī)樣品，②液相色譜：高沸點(diǎn)，熱不穩(wěn)定，生物試樣分離分析；(5)選擇性高，分離能力強(qiáng)，成分極其相似。

　　不足之處：成分的定性比較困難。

　　色譜市場(chǎng)規(guī)模

　　全球市場(chǎng)規(guī)模:色譜及其聯(lián)合技術(shù)的日益普及是市場(chǎng)持續(xù)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。2015年，全球色譜儀市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng).2020年，20億美元增加了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)和日本，北美市場(chǎng)占31%，歐洲市場(chǎng)占26%，中國(guó)市場(chǎng)占16%，日本市場(chǎng)占10%。

　　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)和醫(yī)療保健的日益重視，中國(guó)色譜市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。2020年，中國(guó)色譜市場(chǎng)規(guī)模為107.2019年2億元.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，出口集中在中低檔產(chǎn)品。2019年，中國(guó)色譜儀出口10%.進(jìn)口金額為909億美元.99億美元；2020年中國(guó)色譜儀出口金額為1000.15億美元進(jìn)口，1000美元.37億美元。2020年中國(guó)主要進(jìn)口液相色譜儀，共進(jìn)口液相色譜儀16584臺(tái)，占進(jìn)口色譜儀總數(shù)的59%.96%；為6%；.占色譜儀進(jìn)口總額的73億美元，占64億美元.88%。2020年，中國(guó)共產(chǎn)黨進(jìn)口了8980臺(tái)色相色譜儀，進(jìn)口金額為2020.69億美元。中國(guó)色譜進(jìn)口占市場(chǎng)總規(guī)模的70%左右，對(duì)進(jìn)口的依賴程度較高。

　　3光譜儀：定性能力強(qiáng)

　　光譜原理及分類

　　光譜儀的原理及應(yīng)用：光譜儀（Spectroscope）它是一種科學(xué)儀器，將復(fù)雜的光分解成光譜線，由棱鏡或衍射光柵組成。光譜儀可以測(cè)量物體表面反射的光，可以廣泛應(yīng)用于食品、化學(xué)、電子、空氣污染、水污染等各個(gè)領(lǐng)域。隨著我國(guó)光譜儀技術(shù)和水產(chǎn)品的提高，以及近年來我國(guó)食品檢測(cè)、環(huán)保監(jiān)管等領(lǐng)域?qū)庾V儀的需求不斷增加，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)，世界上有20多種光譜儀器。其中，紫外光譜、紅外光譜和原子吸收光譜使用最多，覆蓋范圍最廣。此外，激光拉曼光譜和近紅外光譜近年來也取得了快速發(fā)展。

　　光譜法的優(yōu)缺點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn)：

　　快速分析速度:煉鋼爐前分析采用原子發(fā)射光譜，可在l2分鐘內(nèi)，同時(shí)給出20多個(gè)元素的分析結(jié)果。

　　操作簡(jiǎn)單：有些樣品可以直接進(jìn)行光譜分析，無(wú)需任何化學(xué)處理。采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，有時(shí)只需按鍵盤即可自動(dòng)分析，并對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和打印。在藥物報(bào)警和空氣污染檢測(cè)方面，采用分子光譜法進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)量，無(wú)需采集樣品。在幾秒鐘內(nèi)，可以發(fā)出警報(bào)或檢測(cè)污染程度。

　　不需要純樣品：光譜定性分析只需要使用已知的光譜，是光譜分析的一個(gè)突出優(yōu)勢(shì)。

　　多種元素或化合物可以同時(shí)測(cè)量，省去了復(fù)雜的分離操作。

　　選擇性好：可以測(cè)量具有類似化學(xué)性質(zhì)的元素和化合物。例如測(cè)量鈮、鉭、鋯、和混合稀土氧化物，它們的譜線可以分開而不受干擾。

　　高靈敏度:可以用光譜法進(jìn)行痕跡分析。目前相對(duì)靈敏度可以達(dá)到千萬(wàn)分之一到十億分之一，絕對(duì)靈敏度可以達(dá)到10-8g~10-9g。?樣品損壞?。嚎捎糜诠盼锖托虃傻阮I(lǐng)域。

　　缺點(diǎn)：

　　定量能力差：基于相對(duì)比較的光譜定量分析，必須有一套標(biāo)準(zhǔn)樣品作為基準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)樣品的組成和結(jié)構(gòu)狀態(tài)應(yīng)與分析的樣品基本一致，這往往比較困難。

　　標(biāo)準(zhǔn)樣本建模成本高：定性分析需要大量具有代表性的樣本進(jìn)行化學(xué)分析建模，建模成本非常高。對(duì)于大量的樣品檢測(cè)才有規(guī)模效應(yīng)。

　　穩(wěn)定性差：容易受到光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)等外部或內(nèi)部因素的影響，常出現(xiàn)曲線非線性問題，對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性影響較大。

　　光譜市場(chǎng)規(guī)模

　　連續(xù)通過常態(tài)化“國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)項(xiàng)目”支持企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的研發(fā)和創(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)備開發(fā)項(xiàng)目”支持質(zhì)譜儀等儀器設(shè)備的研發(fā)，原則上資金不低于2000萬(wàn)元。企業(yè)、高校等科研機(jī)構(gòu)是本項(xiàng)目的主要參與者。當(dāng)年總投資7元.7億元。其中，質(zhì)譜相關(guān)項(xiàng)目共投入30%.3億元。在企業(yè)方面，參與者包括北京納克分析、聚光科技和昆山和信。以聚光子公司的譜系教育為例，自2011年以來，承擔(dān)了30多個(gè)國(guó)家和地方重大科學(xué)儀器項(xiàng)目，這是過去公司發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α?/p>

　　政策促進(jìn)了質(zhì)譜在細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域的深入發(fā)展:包括質(zhì)譜的便捷性和專業(yè)性；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)布了一份“十二五”科學(xué)和技術(shù)促進(jìn)了質(zhì)譜的小型化。發(fā)展計(jì)劃將便攜式質(zhì)譜和專業(yè)化納入高端設(shè)備制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展。2013年，科技部發(fā)布了《2014年國(guó)家高新技術(shù)研發(fā)計(jì)劃生物和醫(yī)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域替代項(xiàng)目收集指南》，以蛋白質(zhì)質(zhì)譜分析為前沿生物技術(shù)主題收集項(xiàng)目。

　　國(guó)務(wù)院于2016年發(fā)布了《國(guó)務(wù)院》“十三五”《國(guó)家科技創(chuàng)新計(jì)劃》將醫(yī)用生物質(zhì)譜儀列為未來十六大支持領(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)劃將小型質(zhì)譜儀的研發(fā)納入食品安全重點(diǎn)科技工作。2019年，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)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)譜儀列為鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)。2021年，工業(yè)和信息化部發(fā)布《醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2025年)》(征求意見稿)，突破質(zhì)譜分析設(shè)備等相關(guān)領(lǐng)域的儀器設(shè)備。

　　中國(guó)質(zhì)譜市場(chǎng)規(guī)模及進(jìn)口數(shù)據(jù)

　　目前，中國(guó)在質(zhì)譜儀領(lǐng)域的研發(fā)、工業(yè)化和應(yīng)用技術(shù)水平落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，國(guó)內(nèi)高端質(zhì)譜儀市場(chǎng)長(zhǎng)期以來一直被國(guó)際行業(yè)巨頭壟斷。在中國(guó)，很少有專業(yè)公司掌握質(zhì)譜儀、模擬、計(jì)算、設(shè)計(jì)、工程、工藝、生產(chǎn)、應(yīng)用、開發(fā)和維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)的原理。根據(jù)中國(guó)海關(guān)的統(tǒng)計(jì)，2004年至2020年，中國(guó)質(zhì)譜儀的進(jìn)口規(guī)模為5.43億元增長(zhǎng)至106.75億元，CAGR20.46%。2018年從美國(guó)進(jìn)口占39%.06%，中國(guó)進(jìn)口質(zhì)譜儀最多的國(guó)家；2020年，新加坡取代美國(guó)成為最重要的質(zhì)譜儀進(jìn)口國(guó)，占33%。

　　據(jù)智能研究咨詢統(tǒng)計(jì)，2018年中國(guó)質(zhì)譜儀市場(chǎng)規(guī)模為1111，如果不考慮進(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).中國(guó)質(zhì)譜儀市場(chǎng)從2014年到2018年的年均復(fù)合增長(zhǎng)達(dá)到24億元.12%。其中，進(jìn)口質(zhì)譜儀產(chǎn)品金額為95%.81億元，國(guó)外廠商在中國(guó)質(zhì)譜儀市場(chǎng)的份額達(dá)到85億元.60%，國(guó)內(nèi)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)的份額只有14億元.40%。