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創(chuàng)新分析儀器研發(fā)思路 促進跨越式發(fā)展

發(fā)布時間:2008-03-04 作者: 來源: 瀏覽:1207

    一.加速分析儀器發(fā)展刻不容緩
  據(jù)美國國家工業(yè)技術(shù)研究院(NIST)統(tǒng)計,美國每天要完成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(yè)部國家標準局(NBS)評估儀器儀表工業(yè)對美國國民經(jīng)濟總產(chǎn)值(GNP)的影響作用的調(diào)查報告就稱:儀器儀表工業(yè)總產(chǎn)值雖只占工業(yè)總產(chǎn)值的4%,但它對國民經(jīng)濟的影響高達66%。
  值得欣慰的是我國分析化學界對此有著清醒的認識。早在1995年6月,就召開了“21世紀的分析科學”香山學術(shù)討論會。這是一次具有歷史意義的會議。香山會議在討論發(fā)展分析科學與發(fā)展我國分析儀器工業(yè)的關(guān)系時,與會學者強烈支持盧嘉錫等20位院士提出的“振興中國儀器儀表工業(yè)”建議。認為分析科學水平位居世界前列的先進國家基本上均是分析儀器生產(chǎn)大國,其分析儀器的產(chǎn)值在國民生產(chǎn)總值與對外貿(mào)易總額中占有相當?shù)念~度。我國分析儀器的發(fā)展尚處在比較落后狀態(tài),我國科研上的投入有大量資金消耗在引進國外分析儀器上。與會者呼吁:大力支持以我國分析工作者自己的新學術(shù)思想構(gòu)思為根基的分析測試系統(tǒng)的研制,積極發(fā)展有關(guān)分析儀器智能化等方面的化學計量學與接口技術(shù)研究,努力促進適合我國國情與具有本國特色的新型分析儀器的研制;應鼓勵分析儀器生產(chǎn)廠家利用和進一步開發(fā)分析科學工作者創(chuàng)造的新分析儀器系統(tǒng),對他們將科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的努力給予支持與鼓勵,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研制的分析儀器生產(chǎn)線要進行限制。建議考慮對分析科學在這方面的研究工作實施基金扶持,以及制定激勵本國分析儀器及相關(guān)工業(yè)發(fā)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,我國相關(guān)決策及管理部門對此重視不足。
  目前我國科學儀器總體水平與國際先進水平已存在明顯的差距。自主研發(fā)投入少,核心技術(shù)不多;市場巨大但卻主要依靠進口,科學研究“空芯化”現(xiàn)象嚴重,使得我國科技創(chuàng)新面臨十分不利的局面。
  今年6月,中國儀器儀表學會等在北京人民大會堂舉辦了“儀器科學技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展??王大珩院士關(guān)于科學儀器重要思想報告會”。王老認為:儀器儀表看似“配角”實為“核心”。會議提出要以儀器科學技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展為著眼點,大力開展創(chuàng)新方法研究,全面提升自主創(chuàng)新能力;應當把儀器和機器放到同等地位上,把儀器工業(yè)與機械工業(yè)同等看待。儀器是機械學、電子學、光學、計算機技術(shù)、材料科學、物理學、化學、生物學等學科和先進技術(shù)綜合作用下的高技術(shù)產(chǎn)物。會上,國家科技部劉燕華副部長強調(diào)指出:要將科學儀器設(shè)備自主創(chuàng)新擺在科技工作的突出位置。
  8月,北京召開了“國產(chǎn)科學儀器應用、創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化學術(shù)研討會”,與會代表近200人??萍疾織l財司吳波爾司長就“大力發(fā)展科學儀器設(shè)備切實增強自主創(chuàng)新能力”作了大會報告。在肯定我國科學儀器成績的同時也提出了不足,并為國產(chǎn)儀器設(shè)備發(fā)展指明了的思路和方向。
  我們應該充分認識到自主研發(fā)科學儀器意義重大。從某種意義上說,誰掌握了最先進的科學儀器,誰就掌握了科技發(fā)展的優(yōu)先權(quán)、人民健康的保障權(quán)、商業(yè)標準的制定權(quán)以及突發(fā)事件的主動控制權(quán)。因此,加速分析儀器發(fā)展,刻不容緩。 

      二.發(fā)展分析儀器需要思路創(chuàng)新
  分析檢測技術(shù)和分析儀器是人類認識自然、了解物質(zhì)構(gòu)成及其變化必不可少的技術(shù)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社會發(fā)展而不斷進步,同時,其發(fā)展又推動了科學技術(shù)的進步。
  《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006?2020)》提出,我們必須堅持“自主創(chuàng)新、重點跨越、支撐發(fā)展、引領(lǐng)未來”的方針,通過加強科學儀器自主研發(fā),以及監(jiān)測技術(shù)、檢測技術(shù)、測試技術(shù)、勘探測試技術(shù)等工作的戰(zhàn)略部署,采取原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新等自主創(chuàng)新模式,結(jié)合學科發(fā)展和國家需求,進一步加強分析儀器及裝備研究發(fā)展工作。同時指出,科學儀器自主創(chuàng)新在國家層面上的具體發(fā)展思路包括:1)要特別開展一些科學儀器的新原理、新設(shè)計、新工藝的研究和開發(fā);2)要充分集成光學、機械、電子、計算機、物理、化學、生物等方面力量,綜合運用激光、超導、納米、生物芯片、MEMS技術(shù)等高新技術(shù),加強重要科學儀器的自主研發(fā)。攻克一批關(guān)鍵核心技術(shù)和核心部件,研制與生命科學、材料科學等新興領(lǐng)域相關(guān)的重大科學儀器。研制涉及我國獨特資源和獨特環(huán)境的科學儀器,研制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(shù)研究開發(fā),加強重要科學儀器消化吸收再創(chuàng)新,研究開發(fā)與現(xiàn)有科學儀器配套的關(guān)鍵部件,拓展現(xiàn)有科學儀器功能,提升其性能指標;4)高度重視科學儀器的輔助設(shè)備的研究開發(fā);5)加強科學儀器成果二次創(chuàng)新等。
  而研發(fā)分析儀器的思路創(chuàng)新首先應該建立在對現(xiàn)代分析化學理論及應用的科學理解基礎(chǔ)之上。所謂現(xiàn)代分析化學,一般認為是研究檢測物質(zhì)組成、含量、結(jié)構(gòu)及狀態(tài)和研究解決各種化學理論及實際問題的測試方法及其相關(guān)理論的一門科學(分析科學)。針對復雜分析化學問題,一般思路是先將復雜問題簡單化,分而析之,然后加以綜合。
  各種分析方法的基礎(chǔ)一般可分為利用物質(zhì)與場的相互作用、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)與抑制)以及先分離后檢測等多類。常用的分離方法包括:揮發(fā)與蒸餾、沉淀與過濾、萃取、經(jīng)典色譜、離子交換、浮選、電泳、膜分離等;此外,尚有離心、密度梯度、透析、電滲透等。現(xiàn)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。已有許多分析儀器就是利用上述方法原理研制發(fā)展起來的。最常用的色譜類分析儀器就是先分離后測試相結(jié)合的實例。
  現(xiàn)代分析化學,不僅需要定性分析,更需要定量分析;策略上,一般遵循相對分析原理。定性分析,需要參照物,需要考慮專一性(選擇性)、靈敏度等;定量分析,則需要標準物,需要考慮選擇性、線性范圍、檢測下限等品質(zhì)因數(shù)。綜合考慮定量分析過程中涉及的標準樣、預測樣、測量原理、測量儀器以及測量選擇性、背景干擾、基體效應等因素,我們認為,分析儀器發(fā)展需要方法學思路創(chuàng)新。“數(shù)學分離”可以成為研發(fā)分析儀器的創(chuàng)新點,促進分析儀器跨越式發(fā)展。所謂“數(shù)學分離”,一般是指利用數(shù)學方法處理復雜體系的復合響應信號,以獲得復雜體系各組分相應特征信號,可進一步進行組分定性和定量分析,從而達到與先分離后分析相同的效果。這一過程,又可稱作“數(shù)學分離”過程?!皵?shù)學分離”一般基于三維數(shù)陣分析。利用“數(shù)學分離”與現(xiàn)代多通道測試手段相結(jié)合,可以研發(fā)系列新型分析儀器。

 

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