創新分析儀器研發思路 促（cù）進跨越式發展

一.加速分析儀器發（fā）展刻（kè）不容緩（huǎn）
　　據美國國家工業技術研究院(NIST)統計，美國（guó）每天要完（wán）成2.5億個檢測，需要大量種類繁多的分析和檢測儀器。上世紀90年代初，美國商業部（bù）國家標準局(NBS)評估儀器儀表工業對美國（guó）國民經濟總產值(GNP)的影響作用的（de）調查（chá）報告就稱：儀器儀表工業總（zǒng）產值雖隻（zhī）占（zhàn）工業總產值的4%，但它對國民經濟的影響高達66%。
　　值得欣慰（wèi）的是我國分析化學界（jiè）對（duì）此有著清醒的認識。早（zǎo）在1995年6月，就召開（kāi）了“21世紀的分析科學”香山學術討論會。這是一次（cì）具有曆史意義的會議。香山會議在討論發展分析科學與發展我國分（fèn）析儀器工業的關係時，與會（huì）學（xué）者強烈支持（chí）盧嘉（jiā）錫等20位院士提出的“振興中國儀器儀表工業”建議。認為分析科學水平位（wèi）居世界前列的先進國家基本（běn）上均是分析儀器生（shēng）產大國，其分析儀器的產值在（zài）國民生產總值與對外貿易總額中占有相（xiàng）當的額度。我國分析儀（yí）器的（de）發展尚處（chù）在比較落後狀態，我國科研上的投入有大量（liàng）資金消耗在引進國外分析儀器上。與會（huì）者呼籲：大（dà）力支持以（yǐ）我國分析工作者自己的新學術思想構思為根基的分析測試係統的研製，積（jī）極（jí）發展有關（guān）分析儀器智（zhì）能化等方麵的化學計量學與（yǔ）接口技術研究，努力促進適合（hé）我國國情與具有本國特色的新型分析儀器（qì）的研製;應（yīng）鼓勵分析（xī）儀器生產廠家利用和進一步開發分析（xī）科學工作者創造的新分析儀器係統，對他們將科研成果轉化為生產力（lì）的努（nǔ）力給予支持與鼓勵，而對購置進口分析儀器，以及盲目引進我國分析工作者有能力（lì）研製的分析儀器（qì）生產線要進行限製。建議考慮對分析科學在這方麵的研究工作（zuò）實施（shī）基金扶持，以及製定激勵本國分析儀器及相關工（gōng）業發展的政策等。這些認識及建議，具有前瞻性，可謂高屋建瓴;遺憾的是，我國相（xiàng）關決策及管理部門對（duì）此重視不足。
　　目（mù）前我國科學儀器總體水平與國際先進水平已存在（zài）明顯的差距。自主研發投入少，核心技術不多;市場巨大但卻主要依靠進口（kǒu），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，中國儀器儀表學（xué）會等在北京人民大會堂舉辦了“儀器科學技術創新與發展——王大珩院士（shì）關於科學儀器重要思想報告會（huì）”。王老認（rèn）為：儀器儀表看似“配角”實為“核心”。會議提出要以儀器科學（xué）技術創新與發展為著眼點，大力開展創新方法（fǎ）研究，全麵提升自主創新能力;應當把儀器和機器放到同等地位上，把儀器（qì）工業與機械工業同（tóng）等看待。儀器是機械學、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（chǎn）物。會上，國家科（kē）技部劉燕華副部長強調指出：要（yào）將科學儀器設備（bèi）自主創新擺在科技工作的突（tū）出位置。
　　8月，北（běi）京（jīng）召（zhào）開（kāi）了“國產科學儀器應用、創新和產業化學術（shù）研討會”，與會代表近200人。科（kē）技部條財司吳波爾司長就“大力發展科學儀（yí）器設備（bèi）切實增（zēng）強自主創（chuàng）新能力”作了大會（huì）報告。在肯定我國科（kē）學（xué）儀（yí）器成績的同時也提（tí）出了（le）不（bú）足，並（bìng）為國產儀器（qì）設備發展指明了的思路和方向。
　　菠萝蜜视频在线观看（men）應（yīng）該充分認識到自（zì）主研發科學儀器意義重大。從（cóng）某種意義上說，誰掌握了最先進的科學儀器（qì），誰就掌握了科技發展的優先權、人（rén）民健康（kāng）的保障權、商業（yè）標準的製定權以及突（tū）發事件的主動控（kòng）製權。因此，加速（sù）分析儀器發展，刻（kè）不容緩。
　　二.發展分析儀器需要思路創新
　　分析檢測技術和分析儀器是人類認識（shí）自然、了解物（wù）質構成及其變化必不可少的技術手段，是人類感官功能的延伸和發（fā）展。100多年來它伴隨著科技和（hé）社會發展而不斷進步，同（tóng）時，其發展（zhǎn）又推動了科學技術的進步。
　　《國家中長期（qī）科學和技術發展規劃綱要(2006—2020)》提出，菠萝蜜视频在线观看（men）必須堅（jiān）持（chí）“自主（zhǔ）創新、重點跨越、支撐發展、引領未來”的方針，通過加強（qiáng）科（kē）學儀器（qì）自主研發（fā），以及監測技（jì）術、檢測技術、測試技術（shù）、勘（kān）探測試技術等工作的戰略部署（shǔ），采取原始創新、集成創新和（hé）引進消（xiāo）化吸收（shōu）再創新（xīn）等自（zì）主創新模式，結合（hé）學科發展（zhǎn）和國家需求，進一步加強分析儀器及裝備研究（jiū）發（fā）展工作（zuò）。同時指出，科學儀器自（zì）主創新在國家層麵上的具體（tǐ）發展思（sī）路包括（kuò）：1)要特別開展一些科學儀器的新原理、新（xīn）設計、新工藝的研究和開發;2)要充分集成（chéng）光學、機械、電（diàn）子、計算機（jī）、物理、化學、生物（wù）等方麵力量，綜合運（yùn）用激光、超導、納米、生物芯片、MEMS技術等高（gāo）新技術，加強重要（yào）科（kē）學儀（yí）器的自主研發。攻克一批關鍵（jiàn）核心技術（shù）和核心（xīn）部件，研製與生命科學、材料科學等新興領域相關的重大科學儀器。研製涉及我國獨特資源和獨特環境的科學儀器，研製與大科學裝置配套的重要科學儀器;3)開展科學儀器升級改造技術研究開發，加強重（chóng）要科（kē）學（xué）儀器消化吸收再創新，研（yán）究開發（fā）與現有科學儀器配（pèi）套的關鍵部（bù）件，拓展現有科學儀器功能，提升其性能指標;4)高度重視科學儀器（qì）的輔助設備的（de）研究開發（fā）;5)加強科學儀器成果二次創新等（děng）。
　　而研發分析儀器的思路創新首先應該建立在對現代分析化學理論及應用的科學理解基礎（chǔ）之上。所謂現代分析（xī）化學，一般認為是研究（jiū）檢測物質組成、含（hán）量、結構及狀態和研究解（jiě）決（jué）各種化學理論及實際問題的測試（shì）方法（fǎ）及其相關理論的（de）一門（mén）科學(分析科學)。針對（duì）複雜分析化學問題（tí），一般思（sī）路是先將複雜問題簡單化（huà），分而析之，然後加以綜合。
　　各種分析方法的基礎（chǔ）一般可分為利用物質與場的相互作（zuò）用、利用化學中的幾大矛盾(四大化學（xué）平衡、抗原（yuán）與抗體、酶與底物、蛋白活性激發與抑製)以及先（xiān）分離後檢（jiǎn）測等多類。常用的分離方法包括：揮發與蒸餾、沉澱與過濾、萃取、經典色譜、離（lí）子交換、浮選、電泳、膜分離等（děng）;此外，尚有離心、密度梯度、透析、電滲透等。現代分離方法包括：固相萃取與微萃取、超臨界萃取、微滴萃取、微波萃取、色譜分離、毛細管電泳等。已有許（xǔ）多分析儀器（qì）就是（shì）利用上述方法原理研製發展起來的。最常用的色譜類（lèi）分析儀器就是先分離後測試相結（jié）合（hé）的實例。
　　現代分析化學，不僅需要定性分析，更需要定（dìng）量分析;策略上，一般遵循相對（duì）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（xìng）)、靈敏度等;定量分析，則（zé）需要標準物，需要考（kǎo）慮選擇性（xìng）、線性（xìng）範圍、檢測下（xià）限等品質因數。綜合考慮定（dìng）量分析過程中涉及（jí）的（de）標準樣、預測樣、測量（liàng）原理、測量儀器（qì）以及測量選擇性、背景幹擾、基體效應等因素，菠萝蜜视频在线观看認為，分析儀器發展需要方法學思路創（chuàng）新。“數（shù）學（xué）分離”可以成為研發分析儀器的創新點，促進（jìn）分析（xī）儀器跨越式發展。所謂“數學分（fèn）離”，一（yī）般是指利用數學方法（fǎ）處理（lǐ）複雜體係的複合響應信號（hào），以獲得（dé）複雜體（tǐ）係（xì）各組分相應特征信（xìn）號，可進一步進行組分定（dìng）性和定量（liàng）分析，從而達（dá）到與先分（fèn）離後分析相同的效果。這一過程，又可稱作“數學分離”過程。“數學（xué）分離”一般基於三維數陣分析。利用“數學（xué）分（fèn）離”與現代多通（tōng）道測試手段（duàn）相結合，可以研發係列（liè）新型分析儀器（qì）。
　　三.菠萝蜜视频在线观看（men）實施分析（xī）儀器跨（kuà）越式發展的若幹思考
　　2004年（nián）2月20日上午，2003年度國家科學技術獎勵大會在人民大會堂隆重舉行，本課題組“複雜體係成（chéng）分（fèn）分析及波譜結構解析的化學計量（liàng）學研究”科研成果獲得（dé）國家自然科學二等獎。這一成果後被評為2004年度（dù）中國分析測試及儀器行業（yè）十（shí）大新聞之一（yī）。其第一部分內容主要（yào）就是這裏強調的“數學分離”及其應（yīng）用。
　　最近十多年來，菠萝蜜视频在线观看（men）綜（zōng）合利用現代分析分（fèn）離技術，結合研究（jiū）應用數學、生命科學等領域最新成果（guǒ），研究利用化學係統信息（xī）結構特征，在化學計量學基礎研究（jiū）中取得了較深入的創新性成（chéng）果。菠萝蜜视频在线观看打開了現代分析科學中（zhōng）三維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（lǐng）域。率先規範了三維（wéi）數陣分析研究的理論平台，提議改善了三維數陣科學的符號體係，發現了三線性模型的循環對稱性，規範了模（mó）型及方法（fǎ）的分類，開展了三維數陣化學秩估計新方法（fǎ）研究。基於（yú）交（jiāo）替最小二乘原理，提（tí）出了交（jiāo）替三線性分解算法及以此為基礎的張量校正法和張量標準（zhǔn）加入法等，建立了優勢突（tū）出的自加權（quán）交替三線性（xìng）分解、交（jiāo）替懲（chéng）罰三線性分解、交替不對稱三線性分解等係列新方法及新算法，進一（yī）步改善了三維數陣分解的唯一性理論，倡導並力行以“數學分（fèn）離”代替或增強化學和物（wù）理分離，在解決複雜（zá）體係快速同時定量分析和化（huà）學動力學過程近實時解析等分析（xī）難題中獲得突破，發展（zhǎn）了現代分析化（huà）學定量分析新（xīn）理（lǐ）論，也為研製新（xīn）型分析儀器提供了新的設計依據。菠萝蜜视频在线观看認為，將多維數陣分析方法如張量校正等方法與高維（wéi）分析儀器共同組成量測手段是解（jiě）決環境、材料、生命等科學中一（yī）些（xiē）複雜多組分體（tǐ）係以及（jí）化學動力學體係的分辨解析、定量分析等問題的最有效途徑之一，具有（yǒu）經濟、快速、準確、近實時、功（gōng）能強大等優勢。我（wǒ）們利用該（gāi）法所特有“二階優勢”，可直接用於未知幹擾共存（cún）下待（dài）測多組分的（de）同時快速定性定量分析，用於複（fù）雜體係動力學過程中（zhōng）多組分的近實時表征和（hé）同（tóng）時分辨解析。這將對化學各分支學科，其中特別是（shì）生物化學（xué）、環境化學、藥物化學等學科帶來較大影響，為直接解決這些分支學科中的實際分析難題提（tí）供有（yǒu）力武（wǔ）器，同時，可使分析化學計量學與現代儀器分析（xī）新（xīn）技術實現有機結合，為構建新一代高性能化分析儀器奠定基礎。
　　菠萝蜜视频在线观看建立的三維數陣分（fèn）析及張量校正（zhèng）分析等方麵（miàn）的一些新方法，正逐步得到（dào）國際（jì）同行的認同。有關代表性論文獲得“分析化學百科全書”綜述文章的較大篇幅引用。這篇由（yóu）國際化學計（jì）量學學會創始人和前會長、美國華盛頓（dùn）大學B.R. Kowalski教授等所撰寫（xiě）的綜述對此給予（yǔ）較高評價。有關研究（jiū）成果已被“Factor Analysis in Chemistry”這（zhè）一國際分析化學界名著的（de）第三版（bǎn）以新增章節形式獨立介紹。該書以（yǐ）長達4頁的顯著（zhe）篇幅介紹了菠萝蜜视频在线观看的多個三線性分辨及校（xiào）正新方（fāng）法。
　　國（guó）際上已有阿根（gēn）廷、巴西、加拿大、美國、西班牙、荷蘭、丹麥、意大利、日本、伊（yī）朗等（děng）學術小組（zǔ），通過研究表（biǎo）明，本實驗室發展的三線性分解算法及二階校正方法（fǎ）等是（shì）國際（jì）上同類工作中性能最好者之一。美國分析化學雙年綜述評論也多次給予較高評價。海（hǎi）外Wiley 網站（zhàn）專門報導（dǎo）了本實驗室工作，給予（yǔ）高度評價（jià）。近期，由阿根廷、西班牙、荷蘭、巴西等四（sì）國著名分析化學家應邀共同撰（zhuàn）寫的發表（biǎo）在（zài）Trends on Analytical Chemistry的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，其中本實驗室提出新方法（fǎ）的文（wén）獻占11篇，國外其他實驗室應用（yòng）本（běn）實驗室建立的方法解決其實際問題的文獻有8篇。文章認為（wéi）本實驗室工作處於國際定量分析化學(二階校正)理論（lùn）及應用的研究前沿。
　　鑒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（men）完全（quán）有理由相信，通過發（fā）揮菠萝蜜视频在线观看的分析化學方法學研究優勢，可以創（chuàng）新分析儀器研發思路，研製係列新型分析儀器，促進分析儀器產業跨越式發展。
　　首先在戰略層麵（miàn）上（shàng），菠萝蜜视频在线观看應該麵向分析（xī）化學實際問題，進行分析儀器方法學創新，把“數學分離”作為分析儀器創新的著眼點;研製“數學分離”模塊，作為分析儀（yí）器的關鍵部件之一，使其成為具有自（zì）主知識產權（quán）的分析儀器的必要（yào）組合（hé）部件，實現（xiàn）分析（xī）儀器係統的整體優化或簡化（huà）;可根據實際問題的不同分析對象（xiàng）、不同分（fèn）析原理、不（bú）同分析範（fàn）圍等，研製相應的通用或專用（yòng）性部件乃至分析儀器，實現分析（xī）儀（yí）器（qì）係列化生產（chǎn）。
　　在戰術層麵上，菠萝蜜视频在线观看首先可以開展如下（xià）工作：1)研製便（biàn）攜式智能(三線性)熒光分（fèn）析儀;2)研製醫用藥物熒光（guāng）定（dìng）量分析儀;3)研製係列通用或專用（yòng）熒光定量分析（xī）儀;4)研製多維色譜數據處理性能增強模塊，如進行重疊峰待測組分定量分析、全二維色譜三維漂（piāo）移扣除（chú）/定量分析等。
　　總之（zhī），菠萝蜜视频在线观看一定要抓住我國目（mù）前分析儀器（qì）發展這一（yī）機遇，獨（dú）辟蹊徑，以“數學分離”作為亮點，創新分析儀器研發思路，研（yán）製係（xì）列新型分析儀器，為實現我國分析儀器產業跨越式發（fā）展，做出菠萝蜜视频在线观看（men）應有的貢獻。