創新分析儀器研發思路 促進跨越式發展

一.加速分析儀器發展刻不容（róng）緩
　　據美國國家工業技（jì）術研究院(NIST)統計，美國每（měi）天要完成2.5億個檢測，需要大量種（zhǒng）類繁多的分析和檢測儀器。上（shàng）世紀90年代初，美國商業部國家標準局(NBS)評估儀器儀表工業對（duì）美國國民經濟總產（chǎn）值(GNP)的影響作用的（de）調查報告就稱：儀（yí）器儀表工業總（zǒng）產值雖隻占工業（yè）總產值的4%，但（dàn）它對國民經濟的影響高達66%。
　　值得欣慰的（de）是我國分析化學界對此有著清醒的認（rèn）識。早在1995年6月，就召開（kāi）了“21世紀的（de）分析科學”香山（shān）學（xué）術討論會。這是一次具有（yǒu）曆史意義（yì）的會議。香山會議（yì）在討論發展分析科學與發展我國分析儀器（qì）工（gōng）業的關係時，與會學者強烈支持盧嘉錫等20位院士提出的“振興中（zhōng）國儀器儀表工業”建議。認為分析科學水平位居世界前列的先進國家（jiā）基本上均是分析儀器生產大國，其分析儀器的產值在國民生產總值與對外貿易總額中占有相當的額度。我國分析儀器的發展尚處在比較落後狀態，我國科研上的投入有大量資金消耗在引進國外分析儀器（qì）上。與會者呼籲（yù）：大力支持以我國分（fèn）析工作者自己的新學術思想構思為根基（jī）的分析測試係統的研製，積極發（fā）展有關分析（xī）儀器（qì）智能化（huà）等方麵（miàn）的（de）化學計量學與接（jiē）口技術研究，努力（lì）促進適合我國國情與（yǔ）具有本國特色的新（xīn）型分析儀器的研製;應鼓勵分析儀器生產廠家（jiā）利（lì）用和進一步開發分析科學工作者創造的新分析儀器（qì）係統，對他們將科研成果轉化為生產力的努力（lì）給予（yǔ）支持與鼓勵，而對購置進口（kǒu）分析儀器，以及盲目引進我國分析工作者有能力研製的分析儀器生（shēng）產線要進行限製。建議考慮對分析科學在這方麵的研究工（gōng）作實施基金扶持，以及製定激勵本國分析儀器及相關工業發展（zhǎn）的政策等。這些認識及建議，具有前瞻性，可謂高屋建瓴;遺憾（hàn）的是，我國相關決策及管理（lǐ）部門對此（cǐ）重（chóng）視不足。
　　目前我國科學儀器總體水平與（yǔ）國際（jì）先（xiān）進水平已存在明顯的（de）差距。自主研發投入少，核心技術不多;市場巨大但（dàn）卻主要依（yī）靠進（jìn）口，科學研究“空芯化”現象嚴重，使得我國科技創新麵臨十分不利的局麵。
　　今年6月（yuè），中國儀器儀表學會等在北京人民大會（huì）堂舉辦了“儀器科學技術創新與發（fā）展（zhǎn）——王（wáng）大珩院士關於科學儀器重要思想報告會”。王老（lǎo）認為：儀器儀表看似“配角”實為“核心”。會議提出要以儀器（qì）科學技術創新與發展為著眼點，大力開展創新方法研究，全麵提升自主創新能力;應當把儀器和機器放到同（tóng）等地位（wèi）上，把儀器工業與機械工業同（tóng）等看待。儀器是（shì）機械學、電子學、光學、計算機技術、材料科學、物理學、化學、生物學等學科和先進技術綜合作用下的高技術產物。會上，國家（jiā）科技部劉燕（yàn）華副部長強調指出（chū）：要將科學儀器設備自主創新擺在科技工作的突出位置。
　　8月，北（běi）京召開了“國產科學（xué）儀器應用、創新和產業化學術研討會”，與會代表近（jìn）200人。科技部條財司吳波爾司長就“大力發展科學儀器設備切實增強自主創新能力”作了（le）大（dà）會（huì）報告。在肯定我國科學儀器成績的同時也提出了不（bú）足，並為國產（chǎn）儀（yí）器設備（bèi）發展（zhǎn）指明了的思路和方向。
　　菠萝蜜视频在线观看應該充分（fèn）認識到自主研發科學儀器意義重大（dà）。從某種意義上說，誰掌（zhǎng）握了最先進的科學儀器，誰就掌握了科技發展的（de）優先權、人民健康（kāng）的保障權（quán）、商業標準（zhǔn）的製定權以及（jí）突發事件的主動控製（zhì）權。因此（cǐ），加速分析儀器發展，刻（kè）不容緩。
　　二.發（fā）展分（fèn）析儀器需要思（sī）路（lù）創新
　　分析（xī）檢測技術（shù）和分析儀器是人類認識自然、了解物（wù）質構成及其變化必不可少的技（jì）術手段，是人類感官功能的延伸和發展。100多年來它伴隨著科技（jì）和社會發展而不斷進步，同（tóng）時，其（qí）發展又推動了科（kē）學技術的進步。
　　《國（guó）家中長期科學和（hé）技術發（fā）展規劃綱要(2006—2020)》提出（chū），菠萝蜜视频在线观看（men）必須堅（jiān）持“自主創（chuàng）新、重點跨越（yuè）、支撐發展、引領未（wèi）來”的方針，通過加（jiā）強科學儀器自主研發（fā），以及監測技術、檢測技術、測試技術、勘探測試技術等工作的戰略部署，采取原始創新、集成創新和（hé）引進消化吸收再創新等自（zì）主創新模（mó）式，結合學科發展和國家需求，進一步加強分析儀器及裝備研究（jiū）發展（zhǎn）工作。同時指出，科學儀器（qì）自主創（chuàng）新在國家層麵上的具體發（fā）展（zhǎn）思路包括：1)要特別開展一些科學儀器的新原理、新設計、新工藝的研（yán）究（jiū）和開發;2)要（yào）充分集成光學、機械、電（diàn）子、計算機、物（wù）理（lǐ）、化學、生物等方（fāng）麵力量，綜合運用激光（guāng）、超導、納米、生物芯片、MEMS技術（shù）等（děng）高新技術，加強（qiáng）重要科學（xué）儀器的自主研發。攻克一批關鍵核（hé）心技術和核心部件，研製與生（shēng）命科學、材料（liào）科學等新興領域相關的重大科學儀器。研製涉及我國（guó）獨特（tè）資源和獨特（tè）環境的科（kē）學儀器，研製與大科學裝置配套的重要科學儀（yí）器;3)開展科學（xué）儀器升級改造技術研究開發，加強重（chóng）要科學儀器消化吸收再創（chuàng）新，研究開（kāi）發與現有科學儀器配套的關鍵部件，拓展現（xiàn）有科學儀（yí）器功能，提升其性能指標;4)高度重視科學儀器的輔助設備的研究開發;5)加強科學儀器（qì）成果二次創新等。
　　而研（yán）發分析儀器的思路創新首（shǒu）先應該建立在對現代分析化學理論及應用的科學理解基（jī）礎（chǔ）之上。所謂現代分析化學，一般認為是（shì）研究檢測物質組成、含量、結構及狀態（tài）和研究解決各種化學（xué）理論及實際問題的測試方法及其相關理論的一門科學(分析科學)。針對複（fù）雜分析化學問題，一般思路是先將複雜（zá）問題簡單化，分而析之，然（rán）後加以綜合。
　　各（gè）種分析方（fāng）法的基礎（chǔ）一般可（kě）分為（wéi）利用物質與場（chǎng）的相互作用、利用化學中的幾大矛盾(四大化學平衡、抗原與抗體、酶與底物、蛋白活性激發（fā）與抑製)以及先分離後檢測等（děng）多（duō）類。常用的分離方法包括：揮發與蒸餾（liú）、沉澱與過濾、萃取、經典色（sè）譜（pǔ）、離子交換、浮選、電泳、膜分離等;此外，尚有離心、密（mì）度梯度、透析、電滲透等。現代分離方法包括：固相萃（cuì）取與（yǔ）微萃取、超（chāo）臨界萃取、微滴萃取、微波萃取、色譜（pǔ）分離、毛細管電泳等。已有許多分析儀（yí）器就是利用上（shàng）述方法原理研製發展（zhǎn）起來的（de）。最常（cháng）用的色譜類分析儀（yí）器就是先分離後測試（shì）相結合的實例。
　　現代分析化學，不僅需要定性分析，更需要定量分（fèn）析;策略上，一般遵循相對分析原理。定性分析，需要參照物（wù），需要考（kǎo）慮專一性(選擇性)、靈敏（mǐn）度等;定量分析（xī），則需要標準物，需要考慮選擇性、線性範圍、檢測下限等品質因（yīn）數。綜合考慮定量分析過程中涉及的標準樣、預測（cè）樣、測量原理、測量儀器以及測量選擇性、背景幹擾、基體效應等（děng）因素，菠萝蜜视频在线观看認為，分析儀（yí）器發展需要方法學思（sī）路創新。“數學分離”可以成為研發分析儀器的創新點，促（cù）進分析儀器跨越式發展。所謂“數學分（fèn）離”，一般是指利用數學方法處理複雜體係的複合響應（yīng）信號，以獲得複雜體係各組分相應（yīng）特征（zhēng）信號，可（kě）進一（yī）步進行組分（fèn）定性和定量分析（xī），從而達（dá）到與先（xiān）分離後分析相同的效（xiào）果。這一過程，又可稱作“數學分離”過程。“數學分離”一般（bān）基於三維數陣（zhèn）分析。利（lì）用“數學分離”與現代多通道測試手段相（xiàng）結合，可以研發係（xì）列新型分析儀器。
　　三.菠萝蜜视频在线观看實施（shī）分（fèn）析儀器跨越式（shì）發展的若幹思考
　　2004年2月20日上午，2003年度國家科學技術獎勵（lì）大（dà）會在人民大會堂隆重舉行，本課題組“複雜體係成分分析及波譜結構解（jiě）析的化學計量學研（yán）究”科研成（chéng）果獲得國家自然科學二等獎。這（zhè）一成果後被評為2004年度中國分析測（cè）試及儀器行（háng）業（yè）十大新聞之一（yī）。其第一（yī）部分內容（róng）主要就是這裏強調的“數（shù）學分離”及其應用。
　　最近十多年來，菠萝蜜视频在线观看綜（zōng）合利用現代分析分離技術，結（jié）合研究應用數學、生命科學（xué）等領域最新成果，研（yán）究利（lì）用化學係統信息結構特征，在化學計量（liàng）學基礎研究中取得了（le）較深（shēn）入的創新性成果。菠萝蜜视频在线观看打開了現代分析科學中三維（wéi）數陣分析理論及應用研究的新局麵，拓展了化學計量學研究領域。率先規範了（le）三維數陣分析研究的理論平台，提議改（gǎi）善了三（sān）維數陣科學的（de）符（fú）號體係，發現了三線性模型的循環對稱性，規範了模型及方法的分類，開展了三維數陣化學秩估計新方法研究。基於交（jiāo）替最小二乘原理，提出了（le）交替三線性分解算法（fǎ）及（jí）以此為基礎（chǔ）的張量（liàng）校正法和張量標（biāo）準加入法（fǎ）等，建立了優勢（shì）突（tū）出的自加權交替三線性分解、交替懲（chéng）罰三線性分解、交（jiāo）替不對稱三線性分解（jiě）等（děng）係列新方法及（jí）新（xīn）算法，進一步改善了（le）三維數陣分解的唯一性（xìng）理論，倡（chàng）導並（bìng）力行（háng）以“數（shù）學分離”代替或增強化學和物理分離，在解決複雜體係快速同時定量分析和化學動力學過程近實時解析等分析難題中獲（huò）得突破，發（fā）展了現代分析（xī）化學定量分析新理論，也為研製新型分析（xī）儀器提供了新（xīn）的設計依據。菠萝蜜视频在线观看認為，將多（duō）維數陣分析方法如張量校正等方法與高維分析儀器共同組成量測手段是（shì）解決環（huán）境、材（cái）料、生命（mìng）等科學中一些複雜多組分體係以及化學動力學體係（xì）的分辨（biàn）解析、定量分析等問題的最有（yǒu）效途徑（jìng）之一，具有（yǒu）經濟（jì）、快速、準確、近實時、功能強大等（děng）優勢。我（wǒ）們利用該法所特有“二階優勢”，可直接用於未（wèi）知幹擾共存下待測多組分的同時快速定性定量分析，用於複雜體（tǐ）係動力學過程中多組（zǔ）分的近實時表征和同（tóng）時分辨解析。這將對化學各分支學科，其中（zhōng）特（tè）別是生物化學（xué）、環境化（huà）學、藥物化學等學科（kē）帶來較大影響，為直（zhí）接解決這些分支學科中的實（shí）際分析難題提供有力（lì）武器，同時，可使分析化學（xué）計（jì）量學與現代儀器分析新技術實現有機結合（hé），為構建新一代高性能化分析儀器（qì）奠定基礎。
　　菠萝蜜视频在线观看建立（lì）的三（sān）維數陣分析及（jí）張量校正分析等方麵的一些新（xīn）方法，正逐步得（dé）到國際（jì）同（tóng）行的認同。有關代表性論文獲得“分析化學百科全書”綜述文（wén）章的較大篇幅引用。這篇由國際化學計量學學會（huì）創始人和前會（huì）長、美國華盛頓大學B.R. Kowalski教授等所撰寫的綜述對此給（gěi）予較高評價。有關研究成果已被“Factor Analysis in Chemistry”這一國際分析化學界名著的（de）第（dì）三版以新增（zēng）章節形式獨立介紹。該（gāi）書以長（zhǎng）達4頁的顯著篇幅介紹了菠萝蜜视频在线观看的多個三線性分辨及校正（zhèng）新方法。
　　國際（jì）上已有阿根廷、巴西、加（jiā）拿大、美國、西班牙、荷蘭（lán）、丹麥（mài）、意大（dà）利、日本、伊朗等學術小組，通過研究表（biǎo）明，本實驗室（shì）發（fā）展的三線性分解算法及二階校正方法等是國際上同（tóng）類工作中性（xìng）能最好者之一。美國分析化學雙年綜述評論也多次給予較高評價。海外Wiley 網站專門報導了本（běn）實驗室工（gōng）作（zuò），給予高度評價。近期（qī），由阿根廷、西班牙、荷蘭、巴西等（děng）四國著（zhe）名分（fèn）析化學家應邀共同撰寫的（de）發表（biǎo）在（zài）Trends on Analytical Chemistry的（de）一篇有關三線性分解及二階校正的最新專題綜述，引用136篇文獻，其中（zhōng）本實驗室提出新方（fāng）法的文（wén）獻占11篇，國外其他實驗室應用本實驗室建立（lì）的（de）方法解（jiě）決其實際問題的文（wén）獻有8篇。文章認為本實驗室工作處於國（guó）際定量分析化學(二階校正)理論及（jí）應用的研究前沿。
　　鑒（jiàn）於菠萝蜜视频在线观看已經取得的研究成果和（hé）影響，菠萝蜜视频在线观看完全有理由相信，通過發揮菠萝蜜视频在线观看的分（fèn）析化學方（fāng）法學研究優勢，可（kě）以創新分析儀器研發思路（lù），研（yán）製係列新型分析儀器，促進分析（xī）儀（yí）器產業（yè）跨越式發展（zhǎn）。
　　首先在戰略層麵上，菠萝蜜视频在线观看應該麵向分析化學實際問題，進行分析儀器方法學創新，把“數學分離”作為（wéi）分析儀器創新的著眼點;研製“數（shù）學分（fèn）離”模塊，作為分析儀器（qì）的關鍵部（bù）件之一，使其成為具有自主知識產權的分析儀器的必要組合部件，實現分析儀器係（xì）統的整體優化或簡（jiǎn）化;可根據實際問題的不（bú）同分析對象、不同分析原理、不同分析範圍等，研製相應的通用或專用性部件乃至分析儀器，實現分析儀器係列化生產。
　　在戰術層麵上，菠萝蜜视频在线观看首先（xiān）可以開展如下工作：1)研製便攜式智能(三線性)熒光分析儀;2)研製醫用藥物熒光定量分析儀;3)研製係列通用或專用熒光定（dìng）量分析儀;4)研製多維色譜數（shù）據處理性能增強模塊，如進行重疊峰待測組分定量（liàng）分析（xī）、全二（èr）維色譜三維漂移扣除/定量分析等。
　　總之，菠萝蜜视频在线观看一定要抓住我國（guó）目前（qián）分析儀器發展這一機遇，獨辟蹊徑，以“數學分離（lí）”作為亮點，創新分析儀器研發思（sī）路，研製係列新型分析儀器，為實現我國分析儀器產業跨越式發展，做出菠萝蜜视频在线观看應有的貢獻。