星空体育app·小型质谱行业深度报告！

　　小型质谱仪市场百花齐放，各企业积极布局，将成为科学分析、环境保护、医疗诊断等领域的重要工具。随着科技不断进步和市场需求不断提高，小型质谱仪市场将会保持较快的增长势头。

　　质谱法（Mass Spectrometry， MS）是一种在高真空系统中对样品分子进行分离测定的方法，通过使待测物质电离形成不同质荷比的离子，利用电磁学原理使离子按照质荷比分离并测定离子流强度，将质荷比从小到大依次排列后得到该样品的质谱图（Mass Spectrum），并最终与数据库中标准物质的质谱图分析对比后判断原样品分子的化学组成。

　　根据质谱图提供的信息可以进行多种有机物及无机物的定性和定量分析、复杂化合物的结构分析、样品中各种同位素比的测定及固体表面的结构和组成分析等。相比于常用于有机化合物结构分析的核磁共振波谱、红外光谱和紫外-可见光谱，质谱分析法是唯一一个可以确定分子式的方法，且可以根据已知化合物分子断裂规律有效推断未知分子的结构信息。

　　用来检测待测物质的质谱，并进行相对分子质量、分子式、结构分析的仪器称为质谱仪。质谱仪主要由五个部分组成，分别为进样系统（Inlet）、离子源（Ionsource）、质量分析器（Mass Analyzer）、离子检测器（Detector）、真空系统（Vacuum System）、电子测控系统以及数据处理系统（Data System），为了获得离子的良好分析，必须避免离子损失，因此凡有样品分子及离子存在和通过的地方，必须处于真空状态。高真空系统能防止空气中大量氧损坏离子源的灯丝、防止几千伏加速电场意外放电、防止空气中的分子产生额外的裂变反应导质谱图出现干扰。

　　按质量分析器的工作模式分类：静态质谱仪（磁偏转（单/双）聚焦质谱）和动态质谱仪（四极杆质谱、离子阱质谱、飞行时间质谱和傅里叶变换离子回旋共振质谱）两大类；

　　按分析物质的化学成份性质分类：无机质谱仪（元素分析）、有机质谱仪（有机分子分析及生物大分子分析）和同位素质谱仪；也有人把生物质谱单独分出来；

　　按质量分析器的工作原理分类：磁偏转（单/双）聚焦质谱、四极杆质谱、离子阱质谱（包括线性离子阱和轨道离子阱）、飞行时间质谱和傅里叶变换离子回旋共振质谱等五大类，还有其他新型质量分析器和串联质谱仪；

　　按离子源的电离方式分类：电子轰击电离质谱仪、化学电离质谱仪、场/解析电离质谱仪、快原子轰击电离质谱仪、辉光/电弧/激光电离质谱仪、基质辅助激光解吸电离质谱仪、电喷雾电离质谱仪等；

　　按与分析仪器联用方式分类：气相色谱-质谱联用仪（气质联用仪）、液相色谱-质谱联用仪（液质联用仪）、光谱-质谱联用仪、毛细管电泳质谱联用仪等；

　　按多个质量分析器组合模式分类：单级质谱仪和多级（串级）质谱仪；串级质谱仪又分时间串级（离子阱）质谱和空间串级质谱（三重四极杆质谱和四极杆-飞行时间质谱仪）；

　　按使用场合分类：实验室质谱仪，在实验室环境中固定位置使用；过程质谱仪，在现场固定位置连续监测；移动质谱仪，在移动过程中使用。

　　小型质谱仪是一种小型、便携式的质谱仪，将质谱仪进行小型化封装后可以实现化学物质在现场的快速检测和分析，无需连接实验室中无法便携的其他部件。一般的质谱仪通常需要经验丰富、训练有素的人员来操作，而小型质谱仪在无专业操作人员情况下可以正常运行。

　　小型真空泵：缩小质谱仪面临的挑战之一就是真空。质谱在真空中起作用以消除背景信号并避免分子间碰撞事件，但真空系统大而重，要缩小质谱仪的体积和重量就需要使用小型的真空泵。飞行时间（TOF）质谱仪需要高真空度，因此大多数小型质谱仪由即离子阱或极杆构建。

　　离子阱与离子容量的平衡：随着陷阱变小，挤压相同数量的离子变得越来越困难。小型化质谱仪特别是离子阱的巨大挑战是如何使陷阱更小而不会损失离子容量。

　　性能和体积的平衡：由于小型质谱仪体积较小，所以可能在质量准确性、质量稳定性、质量分辨率和检测限等性能上不及大型质谱仪，因此在将质谱仪小型化时如何平衡体积和性能是一个技术问题。

　　仪器稳定性和信噪比：由于微型质谱仪的体积较小，受环境因素的影响比较大，仪器的稳定性是一个需要解决的问题。同时信噪比对于质谱仪的检测结果具有很大的影响。

　　自动化和方便使用：自动化可以提高实验的准确性和效率，简单易使用的小型质谱仪能够在更广泛的场景中使用。

　　针对上述这些技术难点，可以采用新型的离子源和检测器、优化质量分析器设计、开发高效的数据分析算法等，以提高小型质谱仪的性能和稳定性，降低成本，实现更加广泛的应用。目前小型质谱仪与大型质谱仪之间的主要技术差异在于离子源和质量分析器的优化。

　　进样方式和流程：进样系统目的为将待测物质送进离子源，根据进样方式不同可分为直接进样与间接进样。常规大型质谱仪的前段通常是大型的HPLC，小型质谱仪的进样方式更加简单，而且无需对样品进行预处理，整体流程简便快捷。小型质谱仪通过新型的样品分离技术，单步处理复杂样品，免于色谱法分离，集样品快速前处理和离子化于一身，无需额外样品处理步骤，在采样现场实现采样-自动样品纯化-离子化进样，满足日常定性定量需求。

　　离子源方式：常规的大型质谱采用电喷雾（ESI）或大气压化学电离（APCI），要求经分离提纯后进行离子化，而小型质谱分析系统通常采用更简便的技术，例如实时直接分析(DART)和解吸附电喷雾(DESI)等原位离子源（Ambient Ionization Source）方法在大气压下直接对未处理或者半处理的样品进行解吸、电离，达到快速处理样品的目的。

　　真空泵大小和位置：对小型质谱仪来说，真空系统是整个系统重量最重、功耗最大的部件，因此对质谱系统的小型化可能起着决定性作用。而实验室质谱仪的真空系统通常由涡轮分子泵与旋片式机械泵、干泵、隔膜泵等结合实现，但是这一机械结构并不适合移动作业。小型质谱仪的真空泵大大减小了体积的占用，可以和其他部件集中在一个设备中。微型离子阱体积较小，是小型化质谱仪中最常见的质量分析器。在离子阱中，需要将各种不同电压和频率的电流施加到电极上以设置离子运动的电场。设备越小，捕获离子所需的电流频率就越高。小型化的一个好处是它们可以在比其他同类设备更高的压力下运行，所以仪器对真空泵系统要求会降低。缩小了庞大的真空泵，就为整机小型化提供了条件。其他类型的质谱仪通常需要将系统内部的压力通过线 Pa甚至更低，以便离子可以轻松在内部穿行到达检测器。这种真空状态通常需要多级泵送来实现。相比之下，离子阱通常可以在0.1 Pa以下的压力下运行。较小的离子阱只能保持较小的离子流，因此一次可以检测到的质量范围较窄，并且可能会降低灵敏度。J. Michael Ramsey和波士顿的908 Devices合作开发的仪器通过使用离子阱阵列克服了这些问题，离子阱阵列提高了捕获离子的能力。另一种方法是使用一维扩展的陷阱，如线性或环形陷阱。

　　智能化程度：大型质谱仪需要专业人员进行操作使用，而小型质谱仪使用界面用户友好，无需专业培训及特殊技术操作，检测现场人员无需专业背景即可进行样品检测和分析。小型质谱仪集样品制备、扫描分析、数据处理和结果报告等功能于一体，高度自动化与智能化，快速完成样品分析并极大简化操作流程。小型质谱仪配合云分析网络，在质谱终端实现更好的智能化和拓展性的同时，通过中心化的数据分析实现规模化、网络化的协同管理。

　　小型质谱仪具有体积小、成本低、便携性强等特点，适用于一些需要在现场进行分析的场合。其应用特点主要包括以下几个方面：

　　小型质谱仪可以用于毒品和毒物的靶向检测和非靶向筛查，用于禁毒刑侦、防爆等政府监管工作。其在禁毒防爆领域的应用优势在于能够在现场实现快速、准确的检测且无需专业人员操作。

　　小型质谱仪可以用于生物医药领域的分析，如生物样本中小分子代谢标志物、药物定性半定量筛查和定量检测等。例如清谱科技的小型质谱仪可以通过脑胶质瘤IDH基因突变检测试剂盒用于神经外科术中诊断。小型质谱仪在生物医药研究领域的应用优势在于能够进行高通量的分析、具有较高的灵敏度和分辨率。

　　小型质谱仪可以用于食品中的有害物质检测，如农药残留、重金属等。其在食品安全领域的应用优势在于能够实现快速、准确的检测，并且可以在现场进行分析。

　　小型质谱仪可以用于环境中的污染物检测，如大气中的挥发性有机物、水中的有机物和无机物等。其在环境监测领域的应用优势在于可实现高灵敏度、高分辨率且能够进行实时监测。

　　小型质谱仪可以用于灾难现场的应急分析，如化学品泄漏、恐怖袭击等。其在应急领域的应用优势在于能够快速、准确地进行分析，并且可以在现场进行操作。

　　小型质谱仪还可以应用于其他领域，如石油化工、材料科学等。其优势在于能够实现便携、高通量、实时监测等特点。

　　小型质谱行业的上游主要包括生产零部件、仪器材料、试剂类材料的公司，中业包括质谱仪器及试剂公司，以技术能力为核心竞争力，下游应用行业主要包括临床检验、慢病监测、应急反恐、灾害医学救援、食品安全、毒品检验等，第三方检测与各级医院间合作较多，小型质谱仪未来将更多覆盖到家庭社区。

　　核心零部件需要国产替代，产业链上游为质谱仪的各类零部件，国内已有部分公司掌握了质谱的离子源、质量分析器等核心零部件的工艺。上游产业链的全面、大规模本土化仍面临挑战。质谱国产化率低，导致本土产业链的发展缺少土壤，国产质谱市场打开才能支撑上游定制化零部件研发生产投入，未来国内上游产业链仍需进一步发展。

　　目前大型质谱仪国内产品和国外仍有较大差距，主要差距在于整机可靠性、核心元器件精密制造技术和用户体验，检测器和真空泵等关键零部件仍需进口。但是在小型质谱仪方面，中国和国外小型质谱仪行业都处于起步阶段，国内厂家技术领先于国际水平。国内公司在小型质谱仪各个模块均拥有核心自主知识产权，取得了多项创新突破。小型质谱仪通过真空和离子传输系统的创新设计，包括将传统质谱仪普遍采用的多级真空腔体合并为单级腔体或腔体内流体优化，使小型质谱仪对真空泵保持着最低的需求，仪器真空的维持得以用小型真空泵来实现。同时，进样方式、气压同步技术、离子源方式等技术创新使小型质谱仪更加紧凑、稳定、可靠。国内企业清谱科技掌握的非连续大气压接口（DAPI）技术的应用进一步优化了小型质谱仪小型化的问题，可以大幅降低质谱仪整机重量。

　　由于国外质谱仪器大厂都是科学仪器的厂家，在国内没有原厂配套的IVD试剂，所以临床质谱领域没有出现罗氏、雅培之类的国外IVD巨头，给了国内临床质谱公司发展的机会。目前，获得药监局批准的试剂盒几乎全都是国产试剂盒。但实际应用方面，除新生儿筛查外，国产下游检测机构多选择自配试剂，仪器搭配试剂盒销售的模式尚未普及。目前，清谱科技等仪器公司已经开始布局试剂端，而安图生物、达瑞生物等IVD企业也开始研发或以OEM方式引进国外仪器，配合公司原有的体外诊断试剂打造一体化解决方案。另外，复兴诊断、和合诊断等下游检测机构也进入临床质谱试剂端。长期来看，能够解决仪器试剂适配问题，为下游提供一体化解决方案的国内公司，在竞争中将处于有利地位。

　　小型质谱仪应用场景广阔，在食品安全、公安执法、医疗诊断、环境监测等领域有着广泛的市场潜力。通过场景专用化、方法简单化、仪器集成化、操作智能化设计理念，小型质谱仪具备优异的定性能力、快速的分析能力、广泛的适用能力、良好的机动能力、简单的操作特性、低廉的成本投入，以及具备一定的定量能力等特点。因此小型质谱增强了检测的移动性、时效性，使仪器使用突破了检测场地、时间和人员的限。