花落谁家?聊一聊流动分析仪的中标及新品
2024-07-119002023年,卫健委先后颁布并实施,与饮用水质量安全相关的限量标准和技术标准:《GB 5749 生活饮用水卫生标准》和《GB/T 5750 生活饮用水标准检验方法》,这是饮用水安全的重要标准,引起了社会的广泛关注。
流动分析技术(Flow Analysis)作为一种推荐检验方法,被写入《GB/T 5750 生活饮用水标准检验方法》,这是继系列HJ之后,国家标准技术层面对流动分析技术的肯定,也标志着流动分析技术不容小觑的应用前景。事实上,流动分析技术更早是被应用于土壤和肥料的氨、氮、硝酸根等的检测。
流动分析技术在我国已实现了自主转化,成为各类元素分析的重要载体,吸引了越来越多分析仪器企业的关注。与光色质等大型分析仪器不同,流动分析技术的起步较晚,近些年才实现规模化应用,一旦投入市场,立马迸发出勃勃生机。
分析测试百科网估算,每年公开招标的流动分析仪,包括连续流动分析仪(CFA)和流动注射分析仪(FIA),大约有二百多台,金额一亿多元,主要集中在疾控、环境、科研院所、高校、水务及烟草行业等,其中高校和科院院所主要购买进口品牌,而环境领域更关注FIA。饮用水安全直接关系老百姓健康,饮用水安全属于公共安全的范畴,所以疾控领域采购流动分析仪的量最大,占比达38%,而且对CFA和FIA似乎没有偏爱。大多数情况下,生产企业、第三方检测企业不采用招标方式,但可以估算每年流动分析仪的市场规模大约为2~3个亿。受市场大环境影响。近年来流动分析仪的销售额有一定回落。
图1 2024年上半年各行业招标情况
本文主要介绍2024年上半年流动分析仪的中标情况:流动分析仪中标总金额近5000万,其中CFA总金额为2190多万元(占比43.1%),而FIA为2890多万元(占比56.9%)。平均每台CFA的中标价格为68.4万元,而FIA为28.4万元,究其原因是进口品牌集中在CFA,虽然近些年国外品牌价格回落,但依然是本土品牌的二倍多。
图2 2024年上半年不同类型流动分析仪中标情况比对
分析测试百科网根据招标网站统计结果得知:半年以来,流动分析仪中标前五位的产品型号分别是:宝德的BDFIA-8000、吉天iFIA7、斯卡拉San++、吉天iFIAE和海光HGCF-200,中标前十的品牌细节见表1。
BDFIA8000以绝对优势在中标品牌型号中拔得头筹。需要提及的是,BDFIA-8000被分析测试百科网评选为2024年流动分析仪的“细分龙头”。
表1 2024年上半年中标量排名前十的品牌型号
2024年上半年,流动分析仪中标数量排名前五的品牌,分别是宝德、吉天、海光、Skalar(斯卡拉)和水尔(SEAL)。因为公开招标的烟草公司或三方检测公司中标的品牌型号一般并不公布,所以这个统计中有占比近3%的未知品牌。
图3 2024年上半年不同品牌中标数量占比情况
“国潮兴起”的大趋势下,国内流动分析仪发展迅速,但国外品牌依然占有一定份额,其在流动分析仪的占比是13.4%,而在CFA中占比是53.1%。目前能与国外CFA品牌对抗的民族品牌主要是海光。
因为流动分析仪的特殊性,中标的仪器可能只有一个单独模块,也可能包括几个模块,因此数量的统计不能完全反映真实情况。为了多个维度更好的了解中标行情,我们对不同品牌的中标金额进行了统计,我们统计数据来源于几个招标网站,受信息公开度影响,所以有300多万金额无法精准划归到具体的企业。
需要提及的是,中标的公司往往代理公司,而不是仪器生产厂商,所以中标金额反映的不是仪器厂商的真实销售额,而是这个品牌的销售情况,受技术参数、产品性能、市场认可度等多方面影响,当然还包括更为复杂的内容,那就不属于技术层面了。
图4 2024年上半年不同厂家流动分析仪中标金额统计
招标的地域分布,也是我们关心的一个问题。分析测试百科网对此做了一个统计分析,如图4所示,基本招标多少与该地区发达程度有一定的关系,即相关行业在该地区监管力度存在一定关系。
图5 2024年上半年招标数量区域分布统计
连续流动分析仪(CFA)
连续流动分析(Continuous Flow Analysis,简称CFA)是美国加州大学L Skeggs教授于1954年最先引入使用,该技术是在热力学平衡状态下,试剂流与试样流按特定的顺序和比例混合,完全反应后进行定量检测的自动连续分析技术。
连续流动分析技术是利用连续流,从各种试剂容器吸出的试样溶液,在流路系统中将试样与试剂混和,用蠕动泵将空气、试样和试剂按特定的顺序和比例分别吸入到已确定的流路中,最终到达检测器完成检测的分析过程。在应用上,CFA可用污水等复杂基体的检测。
连续流动分析仪国外品牌主要包括Skalar、Alliance及SEAL等,国内品牌主要是海光。2023年,SEAL和上海仪真签署协议,授权仪真全面代理中国指定市场(除烟草、农业、土壤、植株、肥料、食品外的所有市场)区域,标志着SEAL进一步扩大应用市场的需求,同时也让我们对流动分析仪的潜能和更为广阔的应用领域充满期待。
流动注射分析仪(FIA)
流动注射分析技术(Flow Injection Analysis, FIA)是在样品量少、试剂昂贵、快速分析的特定领域的市场要求背景下,在连续流动分析基础上,丹麦学者Ruzika和Hansen于1974年提出的一种湿法微量分析技术。
流动注射分析技术是一种在热力学非平衡条件下,将样品注入到无气泡间隔的连续液流中,样品与试剂按照特定的顺序和比例混合,在非完全反应的条件下进入流通池进行比色,用峰高或峰面积进行定量的一种技术。
流动注射分析仪国外著名品牌是哈希。哈希最早于2002年就在上海建厂,开始了本土化的征程,目前主要型号是QC8500S2。与连续流动分析仪不同,经过几年的发展,流动注射分析仪集中了更多的国内品牌,主要有宝德、吉天、海光、谱育、睿科等。
下表对CFA和FIA做一个简单的对比。
表2 CFA与FIA对比
项目 | CFA类仪器 | FIA类仪器 |
市场情况 | CFA仪器国外品牌居多。 | FIA类仪器国内品牌居多。 |
仪器配置 | 模块独立设计或多通道组合。 | 模块独立设计或多通道组合。 |
样品前处理 | 无需过滤和脱气可直接进样。 | 试剂每次使用前均需脱气。 |
反应管路 | 管径较粗(约2.0 mm),玻璃混合圈为主 | 管径较细(0.5~0.8 mm),特氟龙塑料材质 |
蒸馏装置 | 吹脱蒸馏及馏分收集,玻璃材质,尤其适用于基体复杂的污水检测。 | 采用膜分离蒸馏,需常更换膜 |
紫外消解 | 采用石英材质,具有足够长的消解管,消解效率高。 | 消解功能稍弱 |
加热方式 | 油浴或电加热。 | 油浴或电加热。 |
样品量 | 蠕动泵控制采样量 | 多通阀(常用六通阀)进样,进样更准确,所需样品少,分析更精准。 |
流动检测池 | 除1,3 cm,还可配置更长光程的流通池,获得更高灵敏度。 | 1、3 cm流通池 |
光源 | LED灯或卤素灯。 | LED灯或卤素灯。 |
检测器 | 常采用硅光二极管、CCD检测器和光电池等。 | 常采用硅光二极管、CCD检测器和光电池等。 |
分析速度 | 10~120样品/小时。 | 15~150样品/小时,速度更快 |
样品用量 | 1~3毫升/次。 | 200~500微升/次,耗样量小 |
总体来看,CFA管路粗不容易堵,因此不用特别的前处理,可耐受“脏”基质如污水。FIA进样更准,所以准度高,但管路细,更适合较干净的水,如饮用水。近年来,研发人员在FIA前配置了一些在线前处理,把水处理“干净”后再进FIA系统,有可能做到既准确,又耐“脏”。
流动分析仪由试剂管理系统、蠕动泵、化学反应模块、检测器及与化学反应配套的控制电路等几个不同功能的模块组成。为满足市场对快速、自动化、多指标、安全的需求,流动分析仪普遍具有操作简便、自动化,以及一定程度的无人化的特点。
流动分析仪广泛应用于环境监测、食品安全、农林畜牧、卫生疾控、水务等行业的水质、土壤、肥料、食品、烟草等检测。流动分析仪的应用从检测肥料中的氨氮开始,随着技术的进步,实现了对更多种类、更多形态元素的检测。近些年,由于国产流动分析仪品质的提升和国产化替代进程的加速,迎来了我国自主生产的流动分析仪发展的春天,新产品新技术如雨后春笋般展现。
笔者曾在2021年写过一篇关于流动分析技术的文章(5min时间,全面了解流动分析技术缘何成为热点?),介绍了流动分析技术及主要厂家的代表性仪器,三年过去了,又有什么新品问世或有什么新的发展趋势?相信大家一定拭目以待。
荷兰Skalar(斯卡拉):San++系列产品升级
咱们先来说说CFA。谈到CFA,全球湿化学行业的领先者——荷兰Skalar自然是无法回避的,而且Skalar加强本土化,已在上海建厂生产CFA。几年前,Skalar推出了San系列产品,其中著名的San++系列采用模块化设计、灵活多样的配置满足不同实验室的需求,多通道的设计使系统可同时对一个样品的多个不同指标进行检测,并可实现从开机、重启、关机、稀释、清洗到原始数据储存的过程全部自动化,分析的项目包括简单的氨氮、氯化物、硝酸盐等项目到复杂的总氰化物、挥发酚、阴离子洗涤剂、总磷、总氮等等。
Skalar在近三年主要是对San++产品的升级,形成San++、San++Compact、San++Classic和San++Advanced等多个型号。其中San++Advanced是San++系列连续流动分析仪中容量最大的装置,拥有最强的扩展能力。新型多通道连续流动分析仪可以一台主机上实现多个指标的自动分析,主机可容纳六个分析模块。
图6 Skalar的San++ Advanced连续流动分析仪
AMS Alliance:Futura III全自动化连续流动分析仪
AMS Alliance生产的Futura系列连续流动分析仪是设计独特的多通道连续流动分析仪。Futura III连续流动分析仪是一种将比色分析自动化的分析测试系统,它将标准工作液或样品、试剂按比例流入化学分析管路中,同时注入均匀一致的气泡,使管路中形成连续流体气泡分隔系统,既防止了样品扩散,又能除去管壁上污染,使样品保持其完整性,经过一系列反应步骤(如混合、加热以及蒸馏等)后,产生反应并生成颜色物质,通过比色计检测透光强度,得到相应的峰值电信号,最终到达检测器完成检测的分析过程,整个过程完全自动化。
图7 Futura III连续流动分析仪
宝德仪器:不断改进流动注射分析仪的性能
宝德仪器其核心团队由国内最早一批从事流动注射分析技术产业化的专业人员组成。宝德仪器自成立以来,不断在产品创新上突破,加速推动国产替代进程。近年来,宝德仪器连续推出了多种型号的流动注射分析仪。
BDFIA 8000是国内最早的全自动流动注射分析仪一体机,可全自动在线分析水质、土壤、食品、农业等众多领域样品中挥发酚、(总)氰化物、总氮、总磷、六价铬等成份,可多参数同时测定,适用于大批量样品快速分析,受到市场的普遍认可,并因此被分析测试百科网评选为2023~2024年度流动注射分析仪细分领域的龙头产品。流动分析仪每个模块配置独立的自动进样器,是宝德的技术团队在国内最早提出并设计,且小巧简洁,具有极高性价比,它使得流动分析仪的配置更灵活,维护成本低,交叉污染低,当时成为国产仪器的独特卖点,并从诞生之初就深得客户喜爱,成为流动注射分析仪的一种主要设计流派。
图8 BDFIA-8000全自动流动注射分析仪(百科网细分龙头产品)
宝德仪器在提升产品质量的道路上不断努力和尝试,比如脱气模块的设置:FIA在运行过程中,反应管路中容易有气泡析出,在检测中形成气泡峰,影响结果的准确性;针对这一情况,宝德推出了BTQ-1在线脱气模块,所有水相试剂溶液确保溶解后,可直接上机使用,无须超声或其它脱气处理,极端情况可保证在单个或多个试剂管道吸空状态下,能够完全排除管路内气泡,基本去除气泡峰干扰。BTQ-1在线脱气模块适配范围广,可适配包括BDFIA 8000在内的所有宝德自主研发的机型。
图9 加了BTQ-1在线脱气装置的模块
吉天仪器:iFIA7 Plus流动注射分析仪
早在2005年,吉天仪器就研制了我国第一台流动注射分析仪,至今已有近20年的历史。吉天在产品研制上不断更新迭代,前后已有至少8款流动注射仪产品面世,并多次获得BCEIA金奖。
近年来,吉天便针对高硬度水、海水、污水等分析困难的应用点进行优化,推出了iFIA7 Plus智能流动注射分析仪。它具有“预蒸馏”和“预消解”系统,样品全程在线自动预处理,解决复杂基体样品测定过程中盐度、碱度及其它物质的干扰问题。iFIA7 Plus 是对智能型产品iFIA7的技术升级,融合了CFA前处理的优势,配合FIA测试高效的特点,针对污水等复杂基体有更好的耐受性。此外,通道内置了在线脱气装置,辅以专用试剂包,无需称量、无需脱气,溶解定容后直接使用,大幅缩短实验前的准备工作。加之自动配标、超标稀释等功能,整体实验更流畅。
图10 iFIA7 Plus连续流动分析仪
海光:HGFI-20流动注射分析仪
海光仪器在HGFI-10基础上,升级开发出了HGFI-20流动注射分析仪。
与其他同类产品相比,HGFI-20主要特点包括:(1)针对阴离子表面活性剂分析模块,配备双通道在线脱气系统;(2)管线系统最多支持8种颜色的色环,对不同试剂的管线和接头进行标记,便于使用者快速定位试剂管路位置和后期维护;(3)光源由7只LED高度集成的微型复合LED光源,每个LED光源均可以独立开启或叠加使用,波长范围涵盖400-800nm,并可扩展至紫外和红外区。LED光源内置温度监测系统,可实时监测LED的工作温度,避免过热导致的热衰减。开机预热时间:小于5min;累计使用寿命:>50000小时。
图11 海光HGFI-20流动注射分析仪
睿科:RKFI-100全自动流动注射分析仪
睿科RKFI-100全自动流动注射分析仪,是睿科2024年推出的首款全自动流动注射仪,也是睿科进军流动注射仪的标志。
睿科RKFI-100全自动流动注射分析仪优势特点:1.模块化设计,一个模块测试一个指标,方便扩展;2.采用LED做光源,稳定时间短,寿命长;3.内置1-20倍稀释装置,可自动配置标曲,自动稀释高浓度样品;4.一台流动注射分析仪搭配一台自动进样器,通过有线通讯,不同仪器互不干扰;5.专用耗材包,提高实验人员实验体验感。除了应用于水质分析,睿科RKFI-100还可分析酒中氰化物、食品中的直链淀粉等。
图12 RKFI-100全自动流动注射分析仪
谱育科技:SUPEC系列流动注射分析仪
谱育科技进军流动注射分析仪以来,把便携式流动注射仪作为主要发展方向,推出一系列便携式流动注射仪。
SUPEC 5011全自动流动注射分析仪基于流动注射原理,运用非稳态FIA 理论,整机由流体驱动单元、进样阀、反应器、检测器及记录仪(或微机处理系统)五个主要部分组成,同时加入在线蒸馏、在线消解、在线萃取、在线还原、在线冷凝等模块样品的在线前处理,根据不同测试指标进行流路设计,实现对测试指标大量样品分析及快速测试的功能。
SUPEC 5011兼具便携性、灵活性、稳定性等优点,是市场上体积最小的流动注射分析仪,体积仅为250mm*450mm*250mm,主机可装在便携箱内,方便携带至检测现场,也可用于应急监测车(船),具有运输便捷、运行稳定、抗震性好等优势。而且SUPEC 5011可灵活配置,如,满足不同检测需要。
图13 SUPEC5011全自动流动注射分析仪
SUPEC 5012每个分析模块均配备≥5寸液晶显示屏,显示仪器状态、操作指导、维护流程等内容;可对设备各单元(泵、阀、消解灯、电子冷凝器等)进行单独控制检查,出现异常自动报警。
图14 SUPEC5012全自动流动注射分析仪
SUPEC 5013仪器采用箱体一体化设计,配件内置于箱体内,仪器便携性强;密闭箱体结构,坚固耐用,抗震、防水性能强。
图15 SUPEC 5013流动注射仪
壹壹仪器:F9800流动注射分析仪
青岛壹壹仪器有限公司生产的壹壹F9800全自动流动注射分析仪,是壹壹仪器2024年推出的新品。
具有如下几个特点:采用模块化组合设计,模块可独立运行或组合运行;自动进样系统可放置样品的数量从几十位到几百位,满足不同客户的使用需求;自动进样器与分析模块可以一体化结构,也可以独立摆放,适应不同的应用场景;软件具有多级权限设置,多种类监测及预警功能(漏液报警、温度异常报警等)。标配的自动稀释装置(可以实现单点配置标准曲线、还可以自动稀释高浓度样品)。采用卤钨灯光源和LED两种光源供不同需求客户选择;采用流通式比色皿,设计有光程10到30mm多种比色皿安装空间;仪器标配有在线预蒸馏和在线自动消解等功能(无需客户选配)。
图16 壹壹F9800全自动流动注射分析仪
欧润仪器:ORFIA-608流动注射分析仪
北京欧润科学仪器有限公司生产的欧润ORFIA-608,为一体化设计,可单台或多台并联工作,软件单界面可控制8台设备运行检测,多界面可控制超过32台设备运行。配置不同自动进样器进行快速高效测定的同测,一台分析通道包括一个十二道蠕动泵、一个化学分析模板,一个双光束检测器,以及化学分析模板配套的温度控制器、分析通道控制电路。通道之间电源、蠕动泵和检测器等不共用,彼此完全独立。值得一提的是,ORFIA-608检测系统双光束短光程,不需要半透半反镜片分光,减少光信号衰减及光路准直不平引起的噪声,光强信号更稳定。每个通道都包括一个专用的检测器,波长范围340-1100nm。
此外,ORFIA-608可用来分析多种分析项目,除了基础方法氨氮带有样品前处理之外,其它扩展方法都是直接显示反应方法。
图17 ORFIA-608流动注射分析仪
安杰:AJ-1000 流动注射分析仪
上海安杰智创科技股份有限公司,创立于2001年,总部坐落于上海机器人产业园,在北京设立全国运营中心“北京东方安杰科技有限公司”。安杰科技是高新技术企业,发明并制造出气相分子吸收光谱仪。
安杰AJ-1000 流动注射分析仪采用多模块(包括蠕动泵、自动进样器、转换器和稀释器等)、全自动多通道分析,软件课支持多通道同时检测,分析过程自动完成,无需人工干预。
图18 AJ-1000 流动注射分析仪
近些年,环境安全和饮用水质量安全成为社会关注的重点,伴随而来的,是全自动的流动分析仪在我国的迅猛发展:各大仪器公司纷纷在该领域布局或建立生产线,致使更多优势技术力量涌入,有力的推动流动分析仪的进步、迭代和异军突起,打破了国外流动分析仪的质量和价格优势,使得检测成本大幅度降低,为我国水质及环境监测多点布局提供了技术保障和物质基础,并进一步应用于食品检测、临床化验、药物分析、材料检测等行业。
流动分析仪的国潮兴起,是众多国产分析仪器发展的缩影,对于我国仪器行业的发展前景,我们满怀期待!