與檢測技術(shù)相比樣品前處理方法的選擇是一個更為復(fù)雜的系統(tǒng)工程。一般認(rèn)為有機(jī)樣品前處理方法涉及:萃取、凈化、濃縮等,無機(jī)樣品前處理方法涉及:消解、灰化、熔融等;與之相關(guān)聯(lián)的全自動實驗室設(shè)備在有機(jī)領(lǐng)域有:全自動固相萃取系統(tǒng),全自動GPC凝膠凈化系統(tǒng),自動化濃縮系統(tǒng),全自動快速溶劑萃取系統(tǒng)等,在無機(jī)領(lǐng)域則主要有自動電熱消解儀和微波消解儀。根據(jù)對國內(nèi)招標(biāo)網(wǎng)和采購市場的不完全統(tǒng)計,上述產(chǎn)品市場規(guī)模在14億元以上,且市場需求在逐年增長,產(chǎn)品的增長主要動力來自分析測試能力建設(shè)要求的提高,以及從手工操作向自動化操作轉(zhuǎn)變所帶來的產(chǎn)品換代。隨著政府購買檢測服務(wù)政策的普及,第三方檢測市場成為未來拉動實驗室儀器市場的又一主力,追求“高效”成為這類企業(yè)的生存之道,實現(xiàn)樣品前處理自動化則是實現(xiàn)檢測“高效”的重要一環(huán)。而傳統(tǒng)的政府、高校、科研機(jī)構(gòu)市場由于檢測儀器配備相對成熟,自動化前處理設(shè)備也將成為這些單位設(shè)備采購優(yōu)先考慮的方面。
樣品前處理市場前景廣闊加之低端產(chǎn)品技術(shù)門檻不高,國內(nèi)眾多儀器廠商紛紛向前處理設(shè)備發(fā)力,市場競爭越發(fā)激烈,而高端樣品前處理設(shè)備需要廠商具備較強(qiáng)技術(shù)實力,市場競爭壓力較小。從長遠(yuǎn)看,未來前處理設(shè)備將沿著多維先進(jìn)技術(shù)方向發(fā)展,大致涵蓋以下方向:(1)沿著分析測試流程整合更多的產(chǎn)品,提高產(chǎn)品功能和檔次;(2)總結(jié)國內(nèi)近十年實驗室自動化產(chǎn)品的設(shè)計經(jīng)驗,提高自動化產(chǎn)品的適用性,改善用戶體驗;(3)推進(jìn)新型技術(shù)的產(chǎn)品化,創(chuàng)新性地研發(fā)新型產(chǎn)品,擴(kuò)展現(xiàn)有市場;(4)從“綠色化學(xué)”的角度研發(fā)新型實驗室設(shè)備。
此外,分析儀器及樣品前處理產(chǎn)品領(lǐng)域的快速發(fā)展帶動了相關(guān)實驗室設(shè)備的發(fā)展,如實驗室分析活動中常用到的加熱和冷卻設(shè)備,以水循環(huán)冷卻恒溫器為例,據(jù)估計該產(chǎn)品的國內(nèi)市場容量在20,000萬元左右,每年的市場需求在20,000臺以上,隨著國內(nèi)實驗室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和下游用戶體驗要求的不斷提高,這類產(chǎn)品的技術(shù)水平也將隨行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的提高而顯著改善。
冷卻產(chǎn)品主要是為實驗或儀器提供低溫恒溫條件,目前該產(chǎn)品的發(fā)展主要呈現(xiàn)以下趨勢:(1)高能效性,高能效一方面要求傳熱、換熱和熱隔離設(shè)計要好,并減少能量損耗,另一方面要求產(chǎn)品功率規(guī)格豐富,能很好地匹配下游用戶的需求;(2)溫度可控性,普通冷卻設(shè)備要求溫度波動在±1°C范圍內(nèi),高恒溫性能儀器則要求溫控范圍在±0.1°C內(nèi),甚至更低,此外,開放冷卻時要有合理的水流(以水作為載冷劑)分配;(3)耐用性,由于絕大部分致冷產(chǎn)品中有壓縮機(jī)、水泵和電磁閥,三者均為機(jī)械運(yùn)動件,因此耐用性是產(chǎn)品技術(shù)的重要基礎(chǔ)和保障;(4)低噪音性,同樣由于有機(jī)械運(yùn)動部件,對致冷過程中的噪音需要控制好,做好減震設(shè)計;(5)易維護(hù)性,換熱器表面、水箱等處必須易于清理。
而加熱產(chǎn)品主要為實驗提供高溫恒溫條件,目前的技術(shù)趨勢有:(1)安全性,由于加熱溫度常高于60°C,最高可達(dá)450°C,因此產(chǎn)品設(shè)計必須考慮防火因素,同時應(yīng)充分提示用戶防止?fàn)C傷;(2)溫度可控性,一方面,溫度波動應(yīng)足夠小,另一方面,溫度升高的過程可由程序控制,即程序升溫;(3)溫度均勻性,由于加熱為固體傳熱,加熱體表面溫度的均勻性非常重要,以免不同位置加熱效果不一致,影響實驗結(jié)果;(4)溫度范圍寬,加熱溫度可高達(dá)450°C,因此加熱體材質(zhì)(主要性質(zhì)有耐溫和導(dǎo)熱)非常關(guān)鍵;(5)耐腐性,實驗室需要加熱的情況中常常用到強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化劑,這就要求產(chǎn)品整體設(shè)計要能耐受或避免化學(xué)腐蝕;(6)自動化,特別是對化學(xué)接觸風(fēng)險較大的實驗,自動化設(shè)計可顯著降低化學(xué)接觸風(fēng)險,同時與人工相比還提高了操作的可重復(fù)性。
據(jù)SDI報告顯示2018年全球科學(xué)儀器市場容量約為620美元,中國市場約占全球市場的15%將近100億美元,而樣品前處理設(shè)備所占比重少之又少,但技術(shù)端和市場端需求旺盛,未來成長空間巨大。隨著國家產(chǎn)業(yè)政策的支持、下游行業(yè)需求的增加、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的提高,樣品前處理及其他實驗室儀器設(shè)備市場容量會進(jìn)一步加大,未來必將迎來新一輪的增長。