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不仅仅是“烧钱” 科学仪器小型化没那么简单

日期:2019-06-05|作者:admin |人气:

  近日,日本岛津制作所推出了一款长宽高皆为30多厘米、重量低至25千克的台式质谱。它能够详细解析糖类分子链状物糖链、蛋白质等分子结构,即便是狭窄的实验室、研究所也可以轻松使用。值得一提的是,该仪器所用的离子化技术,由岛津高级研究员、诺贝尔化学奖得主田中耕一研发。他希望,这款小型仪器可以帮助研究人员轻松分析,解决操作难题。

  有别于二三十年前,科学仪器总是以大型、精密、娇贵的特点呈现在大众面前。近年来,科学仪器逐渐向智能化、专用化、小型化、联用化方向发展,越来越多研发者倾向于将仪器产品设计得更加小型便携。其主要目的在于,满足用户的三大需求:
  其一,实验室空间寸土寸金,为仪器设备留存的空间有限,小型化仪器能够提高空间利用率。相比于大型仪器,这种小个头的仪器设备日常维护也会相对省力一点。其二,不管是日常的现场检测工作,还是航天军事等特殊领域,体积小、重量轻的仪器更容易携带和使用。譬如,航天器的空间有限,能搭载的物品重量也很有限。如果科学仪器可以尽可能小型化,那么太空研究的可能性就更大了。其三,传统的大型科学仪器都用于政府部门、高校院所、企事业单位等场合,小微企业或者个人很难承担得起昂贵的费用。小型仪器的研发方向是节约成本、降低价格,有望满足预算有限的用户。
  不过,仪器小型化的道路并不好走。即便是供职于岛津的诺贝尔奖获得者,也花费了不少心血去研发一款小型的台式质谱仪。日本滨松在推出指尖大小的微型光谱仪之前,也花了10年的时间去沉淀技术。一步步从掌上,缩小至指尖,力争尺寸更小、价位更低。可以看到,一家企业缺少足够的资金和时间投入,是无法研制出真正适用于市场的小型化仪器。更多的只是跟风宣传,打着小型化的噱头,推出一些功能不完备、性能不理想、质量不可靠的“小仪器”。尽管这些产品的体型和重量已经满足了用户的要求,但是却远没有大型仪器那么有实用性。
  那么,科学仪器企业应当如何走好仪器小型化之路呢?前面提到的资金与时间投入是必不可少的,因为这是对产品质量的一种保证。在实际研发过程中,企业还需要处理好几大矛盾,避免顾此失彼。
  其一,小型化与功能性之间的矛盾。传统的大型仪器通常拥有完备的功能,可以应对不同科学实验项目的研究要求。想要让仪器同时具备多种功能,势必需要搭载更多配件,这与仪器小型化是相矛盾的。一般来说,功能单一的仪器更容易做得轻巧,更能满足成本低、性价比高的要求。但同时,这种仪器产品的市场适用面也小,竞争优势并不明显。这意味着仪器厂商需要平衡小型化与功能性之间的矛盾,从市场角度出发好好斟酌,哪些仪器可以只做好单一功能,哪些仪器需要在保留多功能的基础上尽量小型化。
  其二,小型化与性能之间的矛盾。仪器小型化并不是简单地将传统仪器等比例缩小,也不是无下限地简化结构。结构的简化势必会影响到仪器的性能指标,从检测范围、响应速度、检测精度,到仪器的稳定性、可靠性、无故障时间等等。这就要求在研发小型化技术的时候,注重仪器性能的保持,甚至在一定程度上提升性能。因为小型化仪器的应用场景并不局限于条件良好的实验室,很多条件一般甚至较为恶劣的环境也需要用到,所以小型化仪器需要拥有更好的环境适应性以及可靠性。
  当然,对于科学仪器厂商而言,研发和生产小型化仪器需要考虑到的一个重要问题还是成本。资金充裕的企业经得起“烧钱”,但是也不会希望研发出一款并不受市场欢迎或者经济效益不高的产品。所以说,有别于升级原有产品或者研发新产品,仪器小型化对企业的挑战往往更大。能否下定决心做好仪器创新,愿不愿意摈弃熟悉的技术框架,将是小型化的关键。

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