探索质谱技术的本土化解决方案与行业影响

据最新报道:

 

“2025年1月15日，美国商务部工业与安全局（BIS）发布一项新的出口管制规定，对《出口管理条例》（EAR）进行修订，以应对生物技术领域的‘两用性’问题。该规则对某些生物技术设备及相关技术实施了新的管控措施，并就这些变更征求公众意见。

 

新的出口管制规定，未经美国许可，任何公司和个人禁止向中国及其他国家出口高参数流式细胞仪和特定质谱设备。这些设备能够‘生成高质量、高内容的生物数据，包括可用于促进人工智能和生物设计工具开发的数据’。”

 

质谱仪器具有精准的定性、定量分析能力，用于分析物质成分、确定成分质量，是进行基础研究、探索客观规律不可或缺的一种高效分析工具，在生命科学、生物医药、临床诊断、环保、食品安全等诸多领域的检测应用中发挥着越来越重要的作用。

 

长期以来，国内质谱行业面临了一系列挑战，包括技术发展遭遇“卡脖子”问题、市场应用推广困难、产业生态体系不完善以及专业人才短缺。这些因素联合作用，导致我国质谱行业长期依赖进口设备，陷入了被动发展的困境，严重制约了行业的自主创新能力和产业链的健康发展。

然而，在利好政策的引导、技术的持续创新以及下游应用领域的广泛拓展和深入挖掘的共同推动下，我国质谱行业的发展态势已发生积极变化。国产质谱仪器的市场占有率已有所提升，目前在国内市场的占比约为10%，某些产品型号的市场份额甚至超过了50%。尽管在高端高分辨质谱仪器领域，国产产品的市场占有率仍然较低，但相关数据显示，我国对外依存度正在逐步下降。这一变化表明，国产质谱企业正在逐步崛起，行业自主创新能力不断增强，我国质谱行业正朝着独立自主和全面发展的方向稳步前进。

 

▲国内质谱仪规模及增速、进口金额及依赖度（数据来源：2022-2028年中国质谱仪行业竞争格局分析及战略咨询研究报告）

 

质谱仪主要由离子源、质量分析器和离子检测器组成。在应用场景方面，我国质谱仪目前主要以四极杆质谱仪为主，其次是飞行时间质谱。相比四极杆质谱仪的定性能力不足、质量分辨率低，存在同位素干扰、分析速度慢、质量上限低等问题，飞行时间质谱仪具备分析速度最快、分辨能力好、定型能力好、质量上限高等优势，其应用范围极为广泛。

 

▲质谱仪的主要结构组成

 

飞行时间质谱仪的离子检测器单元负责捕捉并记录经质谱仪分离后的离子信息。在数据采集系统中，质谱分析的关键在于精确识别质谱峰，包括同位素、加合物、多聚物及碎片离子等，以解析样品的化学组成。此系统对于检测痕量浓度样品中的质谱信号至关重要，其性能直接决定了质谱仪的灵敏度和分辨率水平。

 

中科采象飞行时间质谱仪数据采集解决方案采用了模拟数字转换器（ADC）技术，实现了质谱波形数字化，精确记录脉冲幅度和时间信息，有效解决了传统时间数字转换器（TDC）方案的死区时间长、动态范围窄和信号饱和问题。方案具备高达10.4GSPS的采样率和3GHz的模拟带宽，支持多种采集模式及灵活的触发机制，确保了超快响应探测器的信号快速捕获，能够可靠地区分脉冲信号与背景噪声，提高了离子特征的检测重复性和数据采集的准确性，从而显著提升了质谱分析的效率和可靠性，为科学研究与工业应用提供了强有力的技术支持。

 

▲模拟数字转换器ADC采集方案

 

面对出口限制，我国质谱技术不断进步，尤其在模拟带宽、模数转换和数据采集等技术方面取得突破。未来，我国科研团队将有望突破现有技术瓶颈，自主研发出达到国际先进水平的高端质谱仪，打破国际市场的技术垄断局面，推动质谱分析行业发展。

 

参考链接：

[1] 杨丽，岳琦，类淑霞，等. 我国大型质谱仪器发展现状与展望[J]. 实验技术与管理, 2024, 41(7): 1-8.

[2] 中国质谱仪行业市场运行状况及投资潜力研究报告

[3] 砥砺前行数十年，质谱国产替代正当时

[4] 刚刚！美国禁令升级：禁止向中国出口高参数流式细胞仪和质谱仪