服務熱線
0530-5837666
服務熱線
0530-583766618653002903服務熱線
0530-583766618653002903
（報告出品方/作者：國金證券，王班）
科學儀器是國民經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展和基礎科學創(chuàng)新的基礎
生命科學技術工具包含用于學術研究和生命科學產(chǎn)品工業(yè)化過程中涉及到 的實驗消耗品、分析工具、儀器和大型設備，應用于實驗室、醫(yī)療診斷、 藥物生產(chǎn)等多個場景，涉及多個學科交叉應用，是生命科學產(chǎn)業(yè)供應鏈中 的基石，一切研究生產(chǎn)都需要依賴工具進行。
科學儀器是國際生命科學工具巨頭的重點布局領域。我們把生命科學技術 工具分為試劑和耗材、儀器、設備三大類，下設具體十二個小類進行劃分， 對海外十四家上市公司進行產(chǎn)品梳理并繪制成產(chǎn)品矩陣。通過矩陣可以看 出，國際巨頭生命科學工具公司（例如丹納赫、賽默飛、安捷倫、賽多利 斯）幾乎貫穿整條產(chǎn)業(yè)鏈。其中，科學儀器是各國際巨頭重點布局的領域 之一。
?
??
除了服務于生命科學領域，科學儀器在國民經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展，以及重大基 礎科學創(chuàng)新中都扮演了極為重要的角色。美國商務部數(shù)據(jù)顯示，儀器儀表 工業(yè)總產(chǎn)值只占工業(yè)總產(chǎn)值的 4%，但對國民經(jīng)濟的影響達到 66%。在科 研領域，科學儀器是科學創(chuàng)新的基礎條件。據(jù)統(tǒng)計，截止 2017 年，諾貝 爾獎自然科學獲獎項目中，因發(fā)明科學儀器而直接獲獎的項目占 11%。而 且 72%的物理學獎、81%的化學獎、95%的生理學或醫(yī)學獎都是借助尖端 科學儀器來完成的。
市場規(guī)模。根據(jù) SDI 數(shù)據(jù)顯示，2015 年，全球分析儀器市場規(guī)模已達 513.67 億美元，2020 年估計為 637.5 億美元，5 年 GAGR 4.4%。中國 2015 年科學儀器占全球市場約 10%。
科學儀器具體包括：質(zhì)譜、核磁共振、電鏡、色譜、光譜、顯微鏡、元素 分析儀、氨氮儀、碳硫儀、輻射儀、傳感器、精密天平、電流儀。其中色 譜、光譜和質(zhì)譜等是原子和分子在定性和定量分析中的主要工具。色譜和 光譜分別擅長定量和定性分析；質(zhì)譜得益于可以直接測量物質(zhì)原子量、分 子量，在對靈敏度、精度有很高要求的定性、定量分析上具有很大優(yōu)勢。
質(zhì)譜儀具有高靈敏度、高分辨率等優(yōu)勢，在科學儀器中具有極高的行業(yè)地 位。質(zhì)譜 (MS) 是一種強大的分析工具，在各行各業(yè)有著廣泛應用。在?醫(yī)? 藥和生命醫(yī)學領域，質(zhì)譜的高靈敏度和高分辨率為藥物和生物系統(tǒng)復雜代 謝物的分析開辟了新的領域。與其他技術相比，質(zhì)譜只是一種測定分子量 的技術，通過它我們可以預測分子式。它基于樣品轉(zhuǎn)化為電離狀態(tài)，是否 碎裂，然后通過其質(zhì)荷比 (m/e) 進行識別。質(zhì)譜提供了豐富的元素信息， 是解釋復雜混合物成分、未知化合物結構解析的重要工具。質(zhì)譜還有助于 元素定量分析，即質(zhì)譜信號的強度與相應元素的百分比成正比。它還可以 與色譜聯(lián)用進行更高靈敏度的檢測，如 LC-MS、GC-MS 和 LC/MS/MS 等。
??
??
中國科學儀器產(chǎn)業(yè)潛力大
海外企業(yè)在全球科學儀器行業(yè)中長期處于領先地位。根據(jù)美國化學會 C&EN 發(fā)布 2018 年度全球科學儀器品牌 TOP20 主要都是海外企業(yè)。其中， 美國賽默飛（Thermo Fisher Scientific）儀器板塊銷售額達 63.3 億美元， 排名第一；日本島津公司排名第二，銷售額 21.8 億美元，僅為第一名的 1/3。
國內(nèi)產(chǎn)業(yè)政策持續(xù)支持
高端儀器供應鏈國產(chǎn)化空間潛力大。根據(jù)智研咨詢統(tǒng)計，2018 年中國質(zhì)譜 儀市場規(guī)模為 111.93 億元，國內(nèi)廠商在中國質(zhì)譜儀市場的占有率僅為 14.40%。政策支持是我國國產(chǎn)高端科學儀器從無到有取得不錯發(fā)展的重要 因素。
頂層設計方面：科學儀器始終是我國五年發(fā)展規(guī)劃中的重要板塊，在十 三五和十四五期間，國務院陸續(xù)出臺多項政策，包括但不限于《十 三五國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》、《十三五國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、 《儀器儀表行業(yè)十三五發(fā)展規(guī)劃》、《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會 發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和 2035 年遠景目標綱要》等。
專項資金支持方面：為提高我國科學儀器設備的自主創(chuàng)新能力和自我裝備 水平，支撐科技創(chuàng)新，服務經(jīng)濟和社會發(fā)展，自科技部、財政部 2011 年首 次啟動國家重大科學儀器設備開發(fā)專項以來，科技部、財政部、發(fā)改 委、工信部、自然科學基金等持續(xù)加大對科學儀器領域的政策支持力度。僅2011 年專項經(jīng)費支持力度達 7.7 億元。此后，一系列國家重大科學儀 器設備開發(fā)專項持續(xù)推出，成為助力國內(nèi)科學儀器發(fā)展的重要力量。
色譜原理及分類
原理：它利用樣品中各組分與流動相和固定相的作用力不同(吸附、分配、 交換等性能上的差異)，先將它們分離，后按一定順序檢測各組分及其含量 的方法。其廣泛應用于石油化工、生命科學、環(huán)境監(jiān)測、食品等領域。
??
??
色譜按照流動相的分類：流動相為色譜分離過程中攜帶組分向前移動的物 質(zhì)。固定相為色譜分離過程中不移動的具有吸附活性的固體或是涂漬在載 體表面的液體。根據(jù)流動相的差異，色譜主要可以分為氣相色譜法、液相 色譜法、超臨界液相色譜法、電色譜法。其中氣相色譜和液相色譜為應用 最廣泛的兩種色譜儀器。
色譜法的優(yōu)點和不足
優(yōu)點：(1)分離效率高，可以有效分離復雜混合物，有機同系物、異構體； (2)靈敏度較高，可以檢測出μg〃g-1(10-6)級甚至 ng〃g-1(10-9)級的物質(zhì) 量；(3)分析速度快，一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個試樣的分析； (4)應用范圍廣：①氣相色譜：沸點低于 400℃的各種有機或無機試樣的分 析、②液相色譜：高沸點、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析；(5)高選擇性， 對性質(zhì)極為相似的組分有很強的分離能力。
不足：被分離組分的定性較為困難。
色譜市場規(guī)模
全球市場規(guī)模：色譜及其聯(lián)用技術的日益普及是市場保持連續(xù)增長的主要 驅(qū)動力，全球色譜儀市場規(guī)模不斷增加，由 2015 年的 82.2 億美元增加至 2020 年 100 億美元，年復合增長率為 4.0%。2020 年全球色譜儀市場規(guī)模 主要分布在北美、歐洲、中國及日本四地，北美市場占比 31%，歐洲市場 占比 26%，中國市場占比 16%，日本市場占比 10%。
??
??
中國市場規(guī)模：隨著中國對食品安全、環(huán)境保護以及醫(yī)療衛(wèi)生的重視度不 斷提高，中國色譜儀市場規(guī)模不斷擴大。2020 年中國色譜儀市場規(guī)模為 107.2 億元，較 2019 年的 100.7 億元同比增長 6.5%。
中國主要從國外進口高檔色譜儀，出口則集中在中低檔產(chǎn)品，2019 年中國 色譜儀出口金額為 1.09 億美元，進口金額為 9.99 億美元；2020 年中國色 譜儀出口金額為 1.15 億美元，進口金額為 10.37 億美元。2020 年中國主 要進口液相色譜儀，共進口 16584 臺液相色譜儀，占色譜儀總進口數(shù)量的 59.96%；進口金額為 6.73 億美元，占色譜儀總進口金額的 64.88%。 2020 年中國共進口色相色譜儀 8980 臺，進口金額為 2.69 億美元。中國色 譜進口量約占市場總規(guī)模的 70%，對進口依賴度較高。
光譜原理及分類
光譜儀原理及應用：光譜儀（Spectroscope）是將成分復雜的光分解為光 譜線的科學儀器，由棱鏡或衍射光柵等構成，利用光譜儀可測量物體表面 反射的光線，可以廣泛應用到包括食品、化學、電子學、空氣污染、水污 染在內(nèi)的各種領域。隨著我國光譜儀技術水品的提升，以及近年來我國在 食品檢測、環(huán)保監(jiān)督等多個領域?qū)庾V儀需求的增加，我國光譜儀行業(yè)規(guī) 模不斷擴大。
光譜儀分類：據(jù)初步統(tǒng)計，目前國際上的光譜儀器達 20 多種。其中，紫外 光譜、紅外光譜、原子吸收光譜等使用最多、覆蓋面最廣。此外，激光拉 曼光譜和近紅外光譜近年來也取得了較快的發(fā)展。
光譜法的優(yōu)點和不足
優(yōu)點：
分析速度快：原子發(fā)射光譜用于煉鋼爐前的分析，可在 l～2 分鐘內(nèi)， 同時給出二十多種元素的分析結果。
操作簡便：有些樣品不經(jīng)任何化學處理，即可直接進行光譜分析，采 用計算機技術，有時只需按一下鍵盤即可自動進行分析、數(shù)據(jù)處理和 打印出分析結果。在毒劑報警、大氣污染檢測等方面，采用分子光譜 法遙測，不需采集樣品，在數(shù)秒鐘內(nèi)，便可發(fā)出警報或檢測出污染程 度。
不需純樣品：只需利用已知譜圖，即可進行光譜定性分析，是光譜分 析一個突出優(yōu)點。
??
??
可同時測定多種元素或化合物，省去復雜的分離操作。
選擇性好：可測定化學性質(zhì)相近的元素和化合物。如測定鈮、鉭、鋯、 鉿和混合稀土氧化物，它們的譜線可分開而不受干擾。
靈敏度較高：可利用光譜法進行痕量分析。目前，相對靈敏度可達到 千萬分之一至十億分之一，絕對靈敏度可達 10-8g~10-9g。 ? 樣品損壞少：可用于古物以及?刑事偵察?等領域。
缺點：
定量能力差：光譜定量分析建立在相對比較的基礎上，必須有一套標 準樣品作為基準，而且要求標準樣品的組成和結構狀態(tài)應與被分析的 樣品基本一致，這常常比較困難。
標準樣品建模成本高：定性分析需要大量代表性樣品進行化學分析建 模，建模成本很高。對于大量樣品檢測才有規(guī)模效應。
穩(wěn)定性較差：易受光學系統(tǒng)參數(shù)等外部或內(nèi)部因素影響，經(jīng)常出現(xiàn)曲 線非線性問題，對檢測結果的準確度影響較大。
??
??
光譜市場規(guī)模
持續(xù)通過常態(tài)化國家重大科學儀器設備開發(fā)專項支持企業(yè)和科研 機構研發(fā)創(chuàng)新。2011 年，科技部、財政部首次啟動國家重大科學儀 器設備開發(fā)專項，支持質(zhì)譜儀等儀器設備研發(fā)，經(jīng)費原則上不低于 2000 萬。企業(yè)和各大高校等科研機構是該項目主要參與方。當年共計 投入經(jīng)費 7.7 億元。其中，質(zhì)譜相關項目共計投入 3.3 億元。企業(yè)方面， 參與主體包括北京納克分析、聚光科技和昆山禾信。以聚光子公司譜育為例，2011 年至今，累計承擔 30 余項國家和地方的重大科學儀器 專項，是過去公司發(fā)展的重要推動力量。
政策推動質(zhì)譜在細分應用領域深度發(fā)展：包括質(zhì)譜便捷化、專業(yè)化； 蛋白質(zhì)分析；醫(yī)用生物質(zhì)譜；食品、藥品、生化檢驗等。2011 年科技部發(fā)布《十二五科學和技術推動質(zhì)譜的小型化、發(fā)展規(guī)劃》將質(zhì)譜 便攜化、專用化納入高端裝備制造產(chǎn)業(yè)技術重點發(fā)展。2013 年科技部 發(fā)布《國家高技術研究發(fā)展計劃生物和醫(yī)藥技術領域 2014 年備選項目 征集指南》將蛋白質(zhì)質(zhì)譜分析作為前沿生物技術主題征集項目。
2016年國務院發(fā)布《十三五國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》將醫(yī)用生物質(zhì)譜儀列為 未來重點支持的十六個領域之一。2017年國務院發(fā)布《十三五國 家食品安全規(guī)劃》將研發(fā)小型質(zhì)譜儀納入食品安全重點科技工作。 2019 年，國家發(fā)改委發(fā)布《產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整指導目錄(2019 年版)》將藥品、食品、生化檢驗用高端質(zhì)譜儀等列為鼓勵類行業(yè)。2021 年工信部 發(fā)布《醫(yī)療裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2025 年）》(征求意見稿)攻關突破相關領域質(zhì)譜分析設備等儀器設備。
中國質(zhì)譜市場規(guī)模及進口數(shù)據(jù)
目前，我國在質(zhì)譜儀領域的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化及應用技術水平均落后于西方發(fā) 達國家，國內(nèi)高端質(zhì)譜儀市場長期被國際行業(yè)巨頭壟斷。國內(nèi)掌握質(zhì)譜儀 所涉及的原理、模擬、計算、設計、工程化、工藝化、生產(chǎn)、應用開發(fā)及 維護等各環(huán)節(jié)專業(yè)技術的專業(yè)類公司較少。根據(jù)中國海關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示， 2004 年至 2020 年，中國質(zhì)譜儀進口規(guī)模從 5.43 億元增長至 106.75 億元， CAGR 20.46%。2018 年從美國進口占比 39.06%，是我國質(zhì)譜儀進口數(shù)量 最多的國家； 2020 年新加坡替代美國成為最主要的質(zhì)譜儀進口國，占比 33%。
??
??
根據(jù)智研咨詢統(tǒng)計，如未考慮進口質(zhì)譜儀的關稅、流通渠道費用、技術服 務費用等相關環(huán)節(jié)，2018 年中國質(zhì)譜儀市場規(guī)模為 111.93 億元，2014 年 至 2018 年中國質(zhì)譜儀市場年均復合增長達 24.12%。其中進口質(zhì)譜儀商品 金額為 95.81 億元，國外廠商在中國質(zhì)譜儀市場的占有率達到 85.60%，國 產(chǎn)質(zhì)譜儀商品金額為 16.12 億元，國內(nèi)廠商在中國質(zhì)譜儀市場的占有率僅 為 14.40%。
一、中國環(huán)境監(jiān)測市場
質(zhì)譜儀的在環(huán)境監(jiān)測領域的應用前景：
大氣環(huán)境監(jiān)測：在大氣環(huán)境監(jiān)測領域，質(zhì)譜儀可廣泛用于 VOCs、 PM2.5 等污染物的在線實時監(jiān)測和來源解析。自 2012 年《重點區(qū)域 大氣污染防治十二五規(guī)劃》首次將 VOCs 列入控制指標以來， VOCs 監(jiān)測指標的重要性不斷增加。針對 VOCs 治理，相關部門陸續(xù) 出臺多項政策。2013 年國務院發(fā)布的《大氣污染防治行動計劃》中明 確提出，要加強大氣顆粒物（PM2.5）、臭氧（O3）的形成機理、來源 解析、遷移規(guī)律和監(jiān)測預警等研究，為污染治理提供科學支撐。2016 年國務院及環(huán)保部頒布了《十三五生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃》等一系列重 大環(huán)保，我國環(huán)境監(jiān)測設備市場需求的大幅增長。2020 年 4 月，生態(tài) 環(huán)境部辦公廳印發(fā)《十四五空氣質(zhì)量改善規(guī)劃編制技術大綱》，對 十四五期間污染物濃度防治目標的設定提出了改善要求。
水質(zhì)監(jiān)測及高精準污染溯源市場需求開始凸顯：2019 年全國地表水監(jiān)測的 1931 個水質(zhì)斷面（點位） 中，水質(zhì)較差和極差的 IV-V 類及劣 V 類占比仍達到 25.1%。在主要河 流、流域水質(zhì)監(jiān)測斷面中，黃河流域、遼河流域及海河流域劣 V 類水 質(zhì)占比分別達到 8.8%、8.7%及 7.5%；在開展水質(zhì)監(jiān)測的 110 個重要 湖泊（水庫）中，達到 I-III 類良好水質(zhì)的占比僅有 69.1%，劣 V 類占 比則達到 7.3%。因此，采用高精準色譜、質(zhì)譜、光譜等儀器技術對污 染物復雜成分進行精細化分析，更深層次挖掘水體污染特征，可以對 被關注水體水域落實合理有效的監(jiān)測、溯源、治理、管控，準確掌握 水污染現(xiàn)狀、污染成分信息與污染來源，建立污染源排放清單，為污 染源管理、水環(huán)境控制和治理提供可靠的數(shù)據(jù)基礎，為治理措施的效 果評價提供科學依據(jù)。
在線監(jiān)測發(fā)展迅速，已占據(jù)主導地位。傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測工作主要以離 線監(jiān)測為主，存在監(jiān)測頻次低、響應慢、采樣誤差大、監(jiān)測數(shù)據(jù)分散、 不能及時反映環(huán)境變化狀況等缺陷，難以滿足政府和企業(yè)環(huán)境管理的 有效需求。環(huán)保部于 2017 年 4 月發(fā)布《國家環(huán)境保護標準十三五 發(fā)展規(guī)劃》，提出要加強主要污染物及重金屬、VOCs 的監(jiān)測監(jiān)控，配 套環(huán)境質(zhì)量以及污染源自動監(jiān)測工作的進一步推進。
??
??
生態(tài)環(huán)境監(jiān)測規(guī)劃綱要(2020-2035 年)顯示，十四五期間，大氣環(huán)境監(jiān) 測國控點位數(shù)量將從 1436 個增至 2000 個，地表水國監(jiān)測國控斷面數(shù)量由2050 個增至 4000 個左右。假設，單站點設備需求 3 臺，單設備價格 100 萬，監(jiān)測咨詢服務收入占存量市場比例為 5%，設備每 8 年更換一次，預 計僅國控點產(chǎn)生的環(huán)境監(jiān)測質(zhì)譜需求將達 40 億元。
二、制藥和生物醫(yī)學
根據(jù) SDI 數(shù)據(jù)顯示，2015 年，Pharma/Bio 領域的質(zhì)譜儀市場達 27.52 億 美元，占質(zhì)譜需求市場總量的 41%，是全球質(zhì)譜市場最主要的應用領域之一。 質(zhì)譜法技術在制藥與生物技術、CRO 和醫(yī)院與臨床檢測等領域都發(fā)揮著重要的 作用。目前，中國生物制藥處于高景氣度發(fā)展階段，2020 年 CDE 受理生物藥 IND 564 件，同比增長 82%；臨床質(zhì)譜檢驗占臨床檢驗的比重不足 1%，與美 國 15%的占比相比發(fā)展空間大。
1.生物制藥工業(yè)
在生物制藥領域，質(zhì)譜技術廣泛應用于藥物發(fā)現(xiàn)、藥物開發(fā)、藥代動力學 研究和臨床藥物試驗、藥品 QA/QC 的全過程，使科學家們能夠更加高效地表 征生物分子的結構和功能，從而加快藥物上市時間并提高藥效。具體分析方法 包括但不限于：完整蛋白質(zhì)分析、肽圖分析、多糖分析、寡核苷酸和氨基酸分 析、抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）分析、包材相容性研究、藥代動力學研究和臨床 藥物試驗、用于生產(chǎn)控制的合規(guī)治療性蛋白 CQA 監(jiān)測。
質(zhì)譜在生物制藥工業(yè)的具體應用
完整蛋白質(zhì)分析。具體包括 1）完整質(zhì)量分析：快速確認完整蛋白質(zhì) 的分?子??量?，并確定生物藥品的糖型異質(zhì)性，在整個藥物開發(fā)流程中對 生物制藥產(chǎn)品進行直接比較。2）電荷變異體分析：對單克隆抗體中的 電荷變異體進行穩(wěn)健分析。生物醫(yī)藥蛋白的電荷異質(zhì)性對藥物的穩(wěn)定 性和療效有重大影響。3）蛋白質(zhì)聚集分析：蛋白質(zhì)聚集可產(chǎn)生更高級 的結構，從而顯著影響生物藥品的療效并引起有害的副作用。4）亞單 位質(zhì)量分析：將 mAb 選擇性地消化為抗體片段并簡化分析。5）天然 完整質(zhì)量分析：在天然質(zhì)譜條件下進行完整蛋白質(zhì)分析，可在抗體鏈 之間保留在結構上至關重要的非共價鍵。6）滴度（親和）分析：蛋白 質(zhì)濃度（也稱為滴度）測定在生物技術蛋白質(zhì)生產(chǎn)工藝中已得到廣泛 應用。
肽圖分析。肽圖分析是生物治療藥物表征過程中的關鍵步驟。通過蛋 白質(zhì)消化到其組成肽的生物藥物的所謂自下而上的表征是必要的， 能夠確保生物藥物分子的完整序列覆蓋。從藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)到臨床試 驗階段再到生物生產(chǎn)和 QA/QC，肽圖分析仍然是關鍵分析方法。
多糖分析。采用復雜糖基化模式的生物治療糖蛋白可能因生物制造過 程發(fā)生變化而輕易脫離規(guī)格。要滿足 ICH Q5E 和 ICH Q6B 等監(jiān)管要 求，制造商必須小心表征蛋白質(zhì)的糖基化及其與藥物臨床活性的關系。 糖蛋白的完整分析可提供關于低聚糖的一級結構及其在個別糖基化部 位變異的信息。
寡核苷酸和氨基酸分析。基于核苷酸的藥物業(yè)已成熟，并且代表重要 的一類臨床藥物。盡管高度有效，但是這些分子的合成和發(fā)育還是易 受到過程相關雜質(zhì)和修飾的影響。因此，完整表征在整個開發(fā)和生產(chǎn) 過程中都很重要。
抗體藥物偶聯(lián)物（ADC）。抗體藥物偶聯(lián)物(ADC)是一種蛋白質(zhì)（通常 為單克隆抗體(mAb)）通過 ADC 交聯(lián)劑共價結合（偶聯(lián)）到小分子藥 物。mAb 的定位能力與強效抗癌藥物相結合，可敏感地辨析健康細胞 和患病細胞。鑒于偶聯(lián)藥物的效力，開發(fā)這些生物治療藥物比單獨開 發(fā) mAb 更加困難。質(zhì)譜技術可以方便地分離和表征這些新型分子。
??
??
藥代動力學研究和臨床藥物試驗。藥物代謝物表征是新型藥物化合物 發(fā)現(xiàn)和開發(fā)過程的一個組成部分。相較于傳統(tǒng)小分子的藥代動力 學研究和臨床藥物試驗，大分子研究的復雜性大幅提高。基于高分辨 準確質(zhì)量數(shù)的 LC/MS 技術可提供高分辨率和準確度，使其成為代謝物 分析、定性和定量的領先技術。
藥包材相容性研究。藥包材相容性研究的首要特點是來源廣泛及不確 定性。不同的包裝組件材料引入不同污染物，其種類繁多，性質(zhì)不同， 濃度各異，且存在降解產(chǎn)物。尤其當供應商未能提供容器配方的情況 下，對檢測分析方法及平臺的選擇提出了巨大的挑戰(zhàn)。質(zhì)譜的多種技 術組合可以實現(xiàn)對不同類型污染物的檢測。
用于生產(chǎn)控制的合規(guī)治療性蛋白 CQA監(jiān)測：現(xiàn)代生物制藥藥物，比如 單克隆抗體 (mAb) 和抗體藥物偶聯(lián)物 (ADC)，是活細胞內(nèi)產(chǎn)生的極其 復雜的分子。在化學、生產(chǎn)和控制 (CMC) 以及質(zhì)量控制環(huán)境下表征和 監(jiān)測這些化合物可能是一個巨大的挑戰(zhàn)，但是高分辨率高質(zhì)量精度 (HRAM) 質(zhì)譜的應用為克服這些難題提供了一種強大的方法。
全球生物制藥景氣度持續(xù)向上：生物治療藥物是目前增長最快的醫(yī)藥行業(yè) 細分市場，在 PD-1 單抗、疫苗等重磅炸彈銷售額持續(xù)增長下，2020 年全 球銷售額 TOP20 的藥品中，生物藥占比達到 66.8%，增長迅猛。按照美 元價值排序的前十大藥品中，其中七個是生物治療藥物。生物藥市場持續(xù) 高景氣也讓研發(fā)管線占比不斷提升，由 2010 年的 25%迅速提升至 2020 年的 40.5%，全球生物制藥市場景氣度持續(xù)向上。
中國生物藥創(chuàng)新進入加速階段。越來越多產(chǎn)品即將商業(yè)化生產(chǎn)，生物藥市 場呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢。據(jù)弗若斯特沙利文統(tǒng)計，中國已有包括 100 余個生 物仿制藥項目（9 類單克隆抗體方向）、20 余個抗體偶聯(lián)藥項目、15 個以 上雙特異性抗體項目與 15 個以上 CAR-T 項目在內(nèi)的大量臨床項目處于研 發(fā)過程中，2020 年 CDE 受理生物藥 IND 564 件，同比增長 82%。
??
??
2.質(zhì)譜在臨床檢測的具體應用
市場規(guī)模：根據(jù)儀器信息網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，2021 年全球質(zhì)譜在臨床檢驗應用 的市場規(guī)模在 150 億美元左右，未來行業(yè)增速將在 20%左右，其中美國臨 床質(zhì)譜檢驗市場約為 55 億美元。當前，美國質(zhì)譜檢驗約占據(jù)整體醫(yī)學檢驗 市場的 15%，而中國質(zhì)譜檢驗在醫(yī)學檢驗市場占比僅為 1-2%，滲透率較 低，未來市場潛力大。
質(zhì)譜檢測的的優(yōu)點：相比傳統(tǒng)的免疫檢測，質(zhì)譜檢測在檢測的靈敏度、特 異性、分析速度、多指標同時檢測等方面有非常強的優(yōu)勢，在新生兒遺傳 代謝病篩查、維生素及激素、治療藥物檢測、微生物鑒定等領域均有較大 的發(fā)展?jié)摿Α２捎觅|(zhì)譜可以檢測出一些傳統(tǒng)方法學無法檢測出的疾病。
臨床檢測使用的質(zhì)譜儀類型：主要有 LC-MS/MS、GC-MS、MALDI-TOF、 ICP-MS，其中 LC-MS/MS 是國外臨床檢測的主要應用機型。目前國內(nèi)臨 床質(zhì)譜主要基于 MALDI-TOF 提供微生物鑒定服務。
美國臨床質(zhì)譜快速發(fā)展的原因：1）美國成熟的 ICL（獨立醫(yī)學實驗室）通 過規(guī)模化地收集樣本、運營設備，降低采購成本的壓力，使質(zhì)譜檢測成為 可能。目前，美國的醫(yī)療機構中大型綜合醫(yī)院數(shù)量占比僅為 14%，其余為 民間或政府辦的社區(qū)醫(yī)院和私人診所。為集約化運營，美國醫(yī)學檢驗市場
中 64%的檢測為院外檢測，而院外檢測中 54%被 ICL（獨立醫(yī)學實驗室） 外包，ICL 整體市場規(guī)模達 314 億美元，且集中度很高，LabCorp 和 Quest 兩家巨頭合計占據(jù)了 50%以上的份額。2）美國 ICL 可以自行開展 LDT（臨床實驗室自建項目），無需經(jīng)過 FDA 的批準，只需符合 LDT 的管 理規(guī)則，這進一步推進質(zhì)譜技術快速走向臨床。在這樣的土壤下，臨床質(zhì) 譜在美國快速發(fā)展。
??
??
制約國內(nèi)臨床質(zhì)譜發(fā)展的因素：
設備端：國內(nèi)市場主要被國際知名分析儀器公司占據(jù)，進口醫(yī)療質(zhì)譜 儀產(chǎn)品價格普遍較高，對質(zhì)譜儀的臨床應用需求也產(chǎn)生了較大制約。 目前共有 10 款儀器獲得進口醫(yī)療器械注冊許可，廠家以 SCIEX、安 捷倫、沃特世、島津等大企業(yè)為主。其中 6 款為液相質(zhì)譜。在臨床微 生物檢測領域，該細分市場依然由生物梅里埃和布魯克所占據(jù)，但國 內(nèi)部分技術較為先進的企業(yè)已經(jīng)陸續(xù)推出可用于臨床微生物檢驗的質(zhì) 譜儀產(chǎn)品，部分產(chǎn)品的整體性能指標已經(jīng)達到國際同行業(yè)水平，且在 本土微生物數(shù)據(jù)庫方面更加具有應用優(yōu)勢。
國內(nèi)目前共有 24 款國產(chǎn)臨床質(zhì)譜儀器取得注冊證，但大多是與國外企 業(yè)采用 OEM 合作方式進行注冊。如，賽默飛在中國并未選擇進行進口 醫(yī)療器械注冊，而是與英盛生物、睿康生物、豐華生物、美康德盛等 合作注冊。儀器種類方面，國產(chǎn)臨床質(zhì)譜多以 MALDI-MS 飛行時間質(zhì) 譜為主，其中安圖生物自主研發(fā)的基于基質(zhì)輔助激光解吸飛行時間 （MALDI-TOF）質(zhì)譜方法的 Autof MS100 質(zhì)譜儀，于 2018 年 4 月注冊上市。
北美洲、歐洲和日本是全球光譜儀器最大的市場。實力最強的企業(yè)分布在 美國、日本、德國、英國、法國等發(fā)達國家。根據(jù)中國分析測試協(xié)會數(shù)據(jù) 顯示，2018 年全球光譜儀市場規(guī)模為 82.81 億美元。其中，北美（美國和 加拿大）市場規(guī)模為 27.17 億美元，占比 32.81%，歐洲市場占比 25.65%， 日本市場占比 12.27%，中國占比為 10.29%。2015-2018 年之間，我國光 譜儀器市場年復合增速達到 7%，2018 年市場規(guī)模達到 8.52 億美元，約合 人民幣 56.38 億元（按照國家統(tǒng)計局公布的 2018 年人民幣兌美元的平均 匯率 6.61741 折算）。
質(zhì)譜原理概況
質(zhì)譜分析法：指的是將樣品分子經(jīng)過離子化后，利用不同質(zhì)荷比（m/z）的 離子在靜電場或磁場中受到的作用力不同而改變運動方向，使其彼此在空 間上分離，最后通過收集和檢測這些離子得到質(zhì)譜圖譜，實現(xiàn)分析目的一種分析方法。特別是現(xiàn)代生物質(zhì)譜，具有更高的質(zhì)量檢測上限和精度，能 夠適用于生物大分子分子量（數(shù)十萬）確定，以幫助完成定性工作。
質(zhì)譜圖：橫軸表示單位電荷質(zhì)量（m/z）；縱軸表示離子流強度，通常以相 對強度（相對豐度）來表示。相對豐度以最強的離子流強度定義為 100%， 其他離子流以其百分比顯示。質(zhì)譜圖的解析需要很強的專業(yè)讀圖能力，各 大質(zhì)譜生產(chǎn)企業(yè)也會提供相應的質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫及解析服務。
質(zhì)譜儀（Mass Spectrometry）組成：一般由進樣系統(tǒng)（Inlet System）、 離子源（Ion Source）、質(zhì)量分析器（Mass Analyzer ）、檢測器（Ion Detector）等四部分構成。其中，離子源與質(zhì)量分析器是質(zhì)譜儀的技術核 心。
質(zhì)譜儀根據(jù)核心部件質(zhì)量分析器的不同，主要分為：四極桿質(zhì)譜儀、三重 四級桿質(zhì)譜儀、飛行時間質(zhì)譜儀和離子阱質(zhì)譜儀。
質(zhì)譜定性及定量能力
定性分析：1）標準譜圖檢索定性：EI(70eV)標準譜庫，書庫、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng) 絡檢索；2）相對分子質(zhì)量測定：根據(jù)電離方式、測試條件和化合物分子結構特點，獲得分子量；3）未知化合物的結構分析：①分子量的確定：分子 離子峰的識別、②分子式的確定：高分辨質(zhì)譜法和同位素豐度法、③分子 結構的確定：計算不飽和度、特征離子和特征碎片丟失。
定量分析：1）根據(jù)離子流強度直接定量分析；2）干擾較多的復雜混合物 定量分析：GC-MS、LC-MS、CE-MS 等。
??
??
多技術聯(lián)合使用是趨勢：事實上，為了能夠最大限度的發(fā)揮每種分析儀器 的優(yōu)勢，可將兩種或三種儀器進行聯(lián)用來分析樣品，聯(lián)用技術能夠克服儀 器單獨使用時的缺陷，是未來分析儀器發(fā)展的趨勢所在。
按照應用范圍的分類
按照應用范圍分類現(xiàn)有質(zhì)譜儀主要劃分為四大類：有機質(zhì)譜儀、無機質(zhì)譜 儀、生物質(zhì)譜和同位素質(zhì)譜儀。其中，數(shù)量最多、用途最廣的就是有機質(zhì)譜儀。
有機質(zhì)譜儀
有機質(zhì)譜儀能夠提供化合物的分子量、官能團結構等信息，主要用于 有機化合物的定性和定量。有機質(zhì)譜儀通常與氣相色譜、液相色譜等 技術聯(lián)用，將復雜的有機混合物分離成純組分再進入質(zhì)譜儀，解決了 質(zhì)譜只能分析純品的弊端，充分發(fā)揮質(zhì)譜儀的分析速度快、靈敏度高 的特長。
有機質(zhì)譜儀廣泛用于食品安全、環(huán)境監(jiān)測、生命科學、藥物代謝、醫(yī) 療衛(wèi)生、石油化工、新能源、新材料等前沿領域，以及空間技術和公 安刑偵等特種分析領域。例如：環(huán)境監(jiān)測領域，可利用有機質(zhì)譜儀的 定性能力，分析 PM2.5 顆粒的組成成分；食品安全領域，可利用有機 質(zhì)譜儀的定量能力，精確檢測蔬菜水果中微量的農(nóng)藥殘留是否符合國 家標準；公安刑偵領域，有機質(zhì)譜儀可以用于物證鑒定，毒品毒物分 析，縱火現(xiàn)場燃料或爆炸物的復雜分析，為案件快速準確地偵破起到 了重要的作用。
無機質(zhì)譜儀
無機質(zhì)譜儀檢測的目標物是微量的無機元素，如土壤中重金屬污染的 測定。無機質(zhì)譜儀與有機質(zhì)譜儀工作原理有所不同，區(qū)別在于離子化 的方式不一樣。質(zhì)量分析器部分可能是相同的，比如主流的無機質(zhì)譜 儀的質(zhì)量分析器都是四極桿。無機質(zhì)譜儀主要是以電感耦合高頻放電 (ICP)將待測物進行離子化。ICP-MS 的譜線簡單易認，可以同時測量 多種元素，靈敏度與精度很高，廣泛用于地質(zhì)學、礦物學、重金屬測 定、核工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測等領域。按照不同的離子化方式，無機質(zhì)譜還 有火花源質(zhì)譜儀、輝光放電質(zhì)譜儀、離子探針質(zhì)譜儀、激光探針質(zhì)譜 儀等。
??
??
生物質(zhì)譜
電噴霧質(zhì)譜技術和基質(zhì)輔助激光解吸附質(zhì)譜技術是誕生于 80 年代末期 的兩項軌電離技術。這兩項技術的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的主要用于小分子物質(zhì) 研究的質(zhì)譜技術發(fā)生了革命性的變革。它們具有高靈敏度和高質(zhì)量檢 測范圍，使得在 pmol(10-12)甚至 fmol(10-15)的水平上準確地分析分 子量高達幾萬到幾十萬的生物大分子成為可能，從而使質(zhì)譜技術真正 走入了生命科學的研究領域，并得到迅速發(fā)展。
電噴霧質(zhì)譜技術（electrospray ionization, ESI）是在毛細管的出口處 施加一高電壓，所產(chǎn)生的高電場使從毛細管流出的液體霧化成細小的 帶電液滴，隨著溶劑蒸發(fā)，液滴表面的電荷強度逐漸增大，最后液滴 崩解為大量帶一個或多個電荷的離子，致使分析物以單電荷或多電荷 離子的形式進入氣相。電噴霧離子化的特點是產(chǎn)生高電荷離子而不是 碎片離子，使質(zhì)量電荷比（m/z）降低到多數(shù)質(zhì)量分析儀器都可以檢測 的范圍，因而大大擴展了分子量的分析范圍，離子的真實分子質(zhì)量也 可以根據(jù)質(zhì)荷比及電行數(shù)算出。電噴霧質(zhì)譜的優(yōu)勢就是它可以方便地 與多種分離技術聯(lián)合使用，如液質(zhì)聯(lián)用（LC-MS）是將液相色譜與質(zhì) 譜聯(lián)合而達到檢測大分子物質(zhì)的目的。
基質(zhì)輔助激光解吸附質(zhì)譜技術（ matrix-assisted laser desorption ionization, MALDI）的基本原理是將分析物分散在基質(zhì)分子中并形成 晶體，當用激光照射晶體時，由于基質(zhì)分子經(jīng)輻射吸收能量，導致能 量蓄積并迅速產(chǎn)熱，從而使基質(zhì)晶體升華，致使基質(zhì)和分析物膨脹并 進入氣相。MALDI 所產(chǎn)生的質(zhì)譜圖多為單電荷離子，因而質(zhì)譜圖中的 離子與多肽和蛋白質(zhì)的質(zhì)量有一一對應關系。
MALDI產(chǎn)生的離子常用飛行時間（Time of Flight TOF）檢測器來檢測， 理論上講，只要飛行管的長度足夠，TOF 檢測器可檢測分子的質(zhì)量數(shù) 是沒有上限的，因此 MALDI-TOF 質(zhì)譜很適合對蛋白質(zhì)、多肽、核酸 和多糖等生物大分子的研究。
??
??
同位素質(zhì)譜儀
同位素質(zhì)譜儀用于同位素分析，能夠精確測定元素的同位素比值，對 于核反應研究有重大意義。其特點是檢測速度快、樣品用量少、結果 精確。同位素質(zhì)譜廣泛用于原子核科學、同位素示蹤分析、考古學、 地質(zhì)年代測定等。 全球質(zhì)譜市場規(guī)模 ? 在下游應用領域需求的拉動下，全球質(zhì)譜儀市場將保持穩(wěn)健增長的態(tài) 勢。根據(jù)TransparencyMarketResearch 測算，2018-2026 年全球質(zhì) 譜儀市場將從 62 億美元增加至 112 億美元，年均復合增長率將達 7.70%。
從全球市場來看，目前質(zhì)譜儀的銷售主要集中于歐美地區(qū)，其中北美 地區(qū)占據(jù)了全球質(zhì)譜儀市場的主導地位，美國是全球最大的質(zhì)譜儀銷 售市場，英國、法國、德國則占據(jù)了歐洲地區(qū)質(zhì)譜儀市場的主要份額。 未來隨著中國、印度等亞洲國家經(jīng)濟的不斷發(fā)展，亞洲各國對高端質(zhì) 譜儀的需求也會不斷提高，預計亞洲在未來將會成為全球質(zhì)譜儀市場 中增速最快的地區(qū)，而中國預計將成為亞洲地區(qū)增長最快的質(zhì)譜儀應 用市場。
國外質(zhì)譜技術保持領先水平
從技術路徑看質(zhì)譜儀發(fā)展的幾個階段
質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器相關專利申請起始于 20 世紀 70 年代，起初發(fā)展較 為緩慢，進入 20 世紀 90 年代后有所加速。以每年申請的專利數(shù)量為 劃分依據(jù)，可以將該技術的發(fā)展劃分為以下幾個階段:
1974－1984 年為萌芽期，這一時期的主要研究機構是德國布魯克公司， 研究的重點是四極桿質(zhì)量分析器，此外對飛行時間分析器、離子阱分 析器等也開始了初步研究。
1985－2000 年為緩慢上升期，由于四極桿分析器研究的不斷深入以及 廣泛的應用需求，在這一階段的前期(1985－1995 年)研究的重點依然 圍繞四極桿分析器進行，且實現(xiàn)了四極桿質(zhì)譜儀由基礎研究階段向商 業(yè)生產(chǎn)階段的過度，在這一階段的后期(1996－2000 年)，由于加工工 藝的改進和分辨率的提高，飛行時間分析器的研究逐漸成為熱點。
2001－2006 年進入快速發(fā)展期，由于技術瓶頸不斷突破，這一時期發(fā) 展最為迅速的當屬飛行時間分析器，此外，離子阱分析器的研究也在 這一時期超越四極桿成為僅次于飛行時間分析器的另一研究重點。
??
??
2006 年以后進入相對穩(wěn)定發(fā)展的狀態(tài)，這一時期各類型分析器的基礎 研究已經(jīng)進入相對成熟的階段，技術的商業(yè)化成為主要的發(fā)展方向。
國際巨頭專利情況
質(zhì)量分析器專利申請量排名前十位的企業(yè)，來自美國的有 5 家企業(yè)， 來自日本的有 3 家企業(yè)，此外，還分別有 1 家德國企業(yè)和 1 家英國企 業(yè)，質(zhì)譜儀質(zhì)量分析器的研究主要集中在美國和日本。
具體來看，專利數(shù)量排在首位的是來自日本的島津公司，該公司除在 本國日本申請專利外，還在另一個主要研發(fā)國家美國部署了大量專利， 此外還通過 PCT 途徑在主要的市場歐洲，以及潛在的市場中國部署了 相關專利。專利數(shù)量排在第二位的日立公司同樣來自日本，其專利部 署的區(qū)域除涵蓋島津公司所有專利部署區(qū)域外，還重點在歐洲的德國、 英國和法國等國家申請了專利。
美國專利數(shù)保持領先，2004 年以來中國專利布局開始起步 ? 質(zhì)量分析器領域?qū)＠暾垟?shù)量排名前五位的國家分別為:美國、日本、 英國、德國和中國。 ? 美國屬于該技術領域的傳統(tǒng)強國，申請的質(zhì)量分析器專利量居世界首 位，占到總量的 42.2%。其起始研發(fā)時間早，萌芽期較短，擁有眾多 實力較強的研發(fā)型企業(yè)，如賽默飛世公司、安捷倫技術有限公司、DH 技術發(fā)展中心和美迪生公司等。
日本的專利數(shù)量次于美國，在總體排名中位居第二，占全球?qū)＠偭?的 23.4%。從時間分布來看，探索期較長，一直延續(xù)至 1992 年， 1993 年開始緩慢增加。此外，與美國不同的是，日本的專利主要掌握 在少數(shù)大型儀器公司手中，如島津和日立，這兩家企業(yè)的專利數(shù)量分 別占日本在該領域總專利量的 34.4%和 26.0%。
英國、德國、中國和加拿大的專利數(shù)量處于 200～500 件區(qū)間，相差 較小。其中，英國和德國的發(fā)展趨勢較為相似，且專利主要來自于國 內(nèi)行業(yè)的領頭企業(yè)，如英國質(zhì)譜公司和德國布魯克公司。中國的起始 研究時間最晚，在 2000 年以前只有零星的專利申請，從 2005 年開始 才呈現(xiàn)上升趨勢。
??
??
中國質(zhì)譜發(fā)展離不開政策支持。
服務端：國內(nèi)臨床檢驗的市場主要還是以公立醫(yī)院檢驗科為主。1）收 費目錄準入：公立醫(yī)院開展檢驗項目和方法，需按照衛(wèi)生部定期公布 的《全國醫(yī)療服務價格項目規(guī)范》展開。目前，除了微生物鑒定方面 的應用外，質(zhì)譜在其他領域難以廣泛開展。2）試劑注冊準入：過去， 不同于美國第三方實驗室 LDT 模式，醫(yī)院檢驗科開展質(zhì)譜項目最普遍 的是 IVD 模式，需要采購注冊試劑產(chǎn)品。3）方法學標準化：不同的檢 測方法，一次檢測的指標數(shù)量、精準度、檢測時間等差距很大，目前 沒有統(tǒng)一的行業(yè)標準。4）人才缺乏：質(zhì)譜儀的使用需要樣品前處理、 人工進樣等相對復雜的流程，相對于常規(guī)設備對實驗室技術人員提出 了更高的要求。
行業(yè)變化點：
1）政策不斷支持臨床質(zhì)譜發(fā)展。《十三五醫(yī)療器械科技創(chuàng)新專項規(guī) 劃》明確將體外診斷類一新型醫(yī)用質(zhì)譜儀，研制基于基質(zhì)輔助激光 解吸附等軟電離方式的飛行時間，四極桿或串聯(lián)高精度質(zhì)譜儀，研制 常用的同位素內(nèi)部參考品，并建立常用的質(zhì)譜數(shù)據(jù)分析庫列為重大 產(chǎn)品研發(fā)重點發(fā)展方向。同時，《十三五國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出，要突破醫(yī)用生物質(zhì)譜儀等重大產(chǎn)品，研發(fā)一批重大疾病早期診斷和精 確治療診斷試劑以及適合基層醫(yī)療機構的高精度診斷產(chǎn)品，提升我國 體外診斷產(chǎn)業(yè)競爭力。
2）國內(nèi) LDT 政策的逐步放開。2021 年 6 月 1 日，國務院發(fā)布的最新 版《醫(yī)療器械監(jiān)督管理條例》正式開始施行。該條例第 53 條規(guī)定，對 國內(nèi)尚無同品種產(chǎn)品上市的體外診斷試劑，符合條件的醫(yī)療機構根據(jù) 本單位的臨床需要，可以自行研制，在執(zhí)業(yè)醫(yī)師指導下在本單位內(nèi)使 用。此前，LDT 模式的合規(guī)性一直是制約臨床質(zhì)譜發(fā)展的一大因素， 目前國內(nèi) LDT 政策的逐步放開有力推動質(zhì)譜技術在臨床應用中的發(fā)展。
3）國內(nèi)企業(yè)持續(xù)研發(fā)創(chuàng)新。目前，以聚光科技、禾信儀器為代表的質(zhì) 譜儀生產(chǎn)企業(yè)通過持續(xù)的研發(fā)創(chuàng)新，不斷豐富國產(chǎn)化質(zhì)譜儀產(chǎn)品矩陣。 同時，基于國情進行本土化原始創(chuàng)新，為行業(yè)提供一機多用、高度自 動化產(chǎn)品。國內(nèi)企業(yè)的研發(fā)創(chuàng)新一方面通過國產(chǎn)化降低了醫(yī)療機構購 臵質(zhì)譜設備的成本，另一方面，通過原始創(chuàng)新解決了易用性和多樣性 問題，降低了使用門檻和運營成本。
細分市場 假設，單臺設備價格為 150 萬，每年運營成本 5 萬元，單項目檢測費用 150 元，按照 3 年折舊計算，不考慮貼現(xiàn)情況下，盈虧平衡點為每年單臺設備 檢測量不低于 3700 個樣本量。以此作為測算部分細分市場檢測需求能帶動的 上游質(zhì)譜儀采購需求的基礎。
① 新生兒遺傳代謝病
質(zhì)譜檢測的優(yōu)點：新生兒篩查技術包括串聯(lián)質(zhì)譜、血氧測定法、酶水 平測定、DNA 分析和電泳。LC-MS 相比于傳統(tǒng)免疫方法優(yōu)點主要包括： 1）靈敏度更高，能夠達到 pg/mL 的水平，傳統(tǒng)方法受制于標準曲線 檢測限的原因遠達不到該水平；2）質(zhì)譜法是通過被檢測物的荷質(zhì)比進 行精確定量的，與傳統(tǒng)方法相比，特異性更好，準確性更高；3）串聯(lián) 質(zhì)譜主要通過對數(shù)十種小分子的分析，篩查出包括氨基酸代謝異常、 有機酸代謝紊亂和脂肪酸氧化缺陷在內(nèi)的幾十種遺傳代謝病（而傳統(tǒng) 新生兒疾病篩查方法僅能檢測出其中的 1 種），大大提高了篩查效率， 實現(xiàn)了有一種實驗檢測一種疾病到一種實驗檢測多種疾病的 轉(zhuǎn)變。
市場空間：我國新生兒缺陷率高達 6%左右，由于這類疾病沒有特別的 臨床表現(xiàn)，家長容易忽視，同時由于病例少見，醫(yī)生容易誤診或難以 確診。但是一旦出現(xiàn)異常癥狀，孩子身體和智力的損害已不可逆轉(zhuǎn)。 當前，新生兒篩查市場滲透率不到 1/3，使用質(zhì)譜篩查的比例更低，新 生兒篩查市場需求仍有待持續(xù)開發(fā)。按照 1500 萬新生人口計算，每年 1500 萬的檢測量對應 22.5 億臨床檢測市場能帶動 4054 臺質(zhì)譜儀需求。
② 微量元素檢測
場景和市場：微量元素在人體內(nèi)的含量雖然不高，但對人體的生長發(fā) 育、細胞分裂、組織修復、免疫功能、內(nèi)分泌和酶類等生理生化機能 起著重要作用，與人類生存和健康息息相關。臨床樣品在進行常規(guī)檢 測時需要分析的痕量金屬包括有毒重金屬（特別是 Cd，Hg 和 Pb）、 職業(yè)性元素(Cr, Ni, Pt)、飲食暴露元素(Sn,Hg)以及必需元素（例如 I 和 Se）— 這些元素如果在飲食中攝入不足就會引起元素缺乏。有些元 素可以用于腎臟衰竭和其他疾病的標志，而某些痕量元素在臨床治療 上有重要的作用，例如純水中的 Al 可用于腎臟透析。CRC-ICP-MS 的 發(fā)展極大地改進以前難檢測元素，如生物樣品中的 Cr、As 和 Se 的檢 測方法，也可對癥狀還不明顯的病人體內(nèi)的這些元素于低濃度時進行 準確測定。除疾病治療所需的微量元素檢測，質(zhì)譜一定程度上具有需 求剛性外，微量元素的常規(guī)檢查市場受需求和監(jiān)管影響市場彈性較大。
質(zhì)譜檢測的優(yōu)點：衛(wèi)生部臨床檢驗中心從 2006 年開始開展全國血鉛檢 測室間質(zhì)量評價，2010 年開展了全血五元素（銅、鋅、鈣、鎂、鐵） 的室間質(zhì)量調(diào)查。但整體而言，國內(nèi)目前的微量元素檢測方法多采用 原子吸收法、電化學法等，如臨床強烈推薦的錳、硒、碘、鋁等多種 元素均無法滿足臨床需求；其次，傳統(tǒng)方法操作復雜、各元素需單獨 檢測分析、環(huán)境影響大，導致結果不準確、重復性差。電感耦合等離 子體質(zhì)譜儀（inductively coupled plasma mass spectrometry, ICPMS），具有重復性好、靈敏度高、樣品處理簡單、自動程度化高、線性范圍寬等特點，可在較短時間內(nèi)完成測定等諸多優(yōu)勢，成為臨床微 量元素檢測的金標準。
??
??
政策逐漸規(guī)范微量元素檢測發(fā)展：2019 年，中國醫(yī)師協(xié)會檢驗醫(yī)師分 會臨床質(zhì)譜檢驗醫(yī)學專業(yè)委員會結合目前已公布的質(zhì)譜技術標準、相 關指南、文獻及實際操作經(jīng)驗，制定了《質(zhì)譜技術在臨床微量元素檢 測中的應用共識》，為臨床實驗室采用質(zhì)譜技術開展微量元素檢測提供 了基本指導。
③ 串聯(lián)質(zhì)譜技術-維生素 D 檢測的金標準
場景：妊娠期婦女維生素 D 的需求量需增加 4-5 倍才能滿足胎兒骨骼 生長和對鈣的額外需求，維生素 D 缺乏在老年人中也比較常見。因此， 維生素 D 檢測被多家體檢機構納入常規(guī)體檢項目。維生素 D 是一種脂 溶性類固醇，作為一種激素物質(zhì)，參與維持了血液中正常的鈣和磷濃 度，對于骨骼的形成也不可缺少。25-羥基維生素作為維生素 D 的主要 代謝形式，半衰期長，且結構穩(wěn)定，測定血清中 25OHD 的含量是評 價人體中維生素 D 的最佳指標。25OHD 包括 25OHD2 和 25OHD3。
質(zhì)譜檢測的優(yōu)點：25OHD 的檢測方法較多，主要包括：基于色譜的高 效液相色譜法（HPLC）和液相色譜-質(zhì)譜法（LC-MS/MS），和基于抗 原抗體結合的免疫學方法，包括放射免疫、酶聯(lián)免疫（ELISA）、化學 發(fā)光法等。免疫方法中，放免檢測由于存在放射污染，目前已基本被 淘汰。ELISA 方法手工操作，結果易受人為因素影響。所以目前臨床 多采用化學發(fā)光免疫分析法和質(zhì)譜法。傳統(tǒng)方法的局限性在于不能同 時確定 25OHD2 和 25OHD3 的含量，串聯(lián)質(zhì)譜法能同時準確測定 25OHD2 和 25OHD3 的濃度。
市場空間：按照人均費用 150 元，妊娠期婦女每年檢測 4 次，60 歲以 上老人每年檢測 1 次，兩者滲透率分別 20%和 5%，維生素 D 檢測質(zhì) 譜檢測市場約為 31.5 億元，帶動 5372 臺質(zhì)譜儀需求。
④ 微生物檢測
場景：微生物檢測屬于 IVD 的一個細分領域，是對感染性疾病的病原 體或代謝物進行檢測分析，在臨床上通常用于輔助診斷，判斷感染類 型、指導用藥，鑒定環(huán)節(jié)越準確，診斷結果和治療方案選擇越恰當。 如果沒有微生物檢測，醫(yī)生傾向于過度用藥，或重復試藥，可能導致 微生物耐藥性或病情延誤。
??
??
質(zhì)譜檢測的優(yōu)點：傳統(tǒng)檢測方法分為染色法、培養(yǎng)法、非培養(yǎng)法三種， 由于血培養(yǎng)的陽性率低，前處理時間較長。日本島津公司的田中耕一 開發(fā)的用于生物大分子質(zhì)譜分析的軟解吸電離方法于 2002 年獲得諾貝 爾化學獎。MALDI-TOF-MS（基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜)開 始受到廣泛關注。2012 年開始，法國梅里埃公司率先拿到美國 FDA 微生物鑒定認證之后，MALDI-TOF MS 迅速在臨床市場鋪開。
國內(nèi)供給：國內(nèi)市場上 MALDI-TOF MS 儀器的品牌較多，包括梅里埃、 布魯克、島津、毅新博創(chuàng)、江蘇天瑞(廈門質(zhì)譜)、融智生物、廣州禾信、 東西分析、珠海美華、珠海迪爾、安圖生物和復星醫(yī)藥等。預計國內(nèi) 市場總裝機量在 2000—5000 臺左右，是國內(nèi)主要的臨床檢測質(zhì)譜儀 類型。
⑤ 藥物檢測
場景：藥物檢測（therapeutic drug monitoring,簡稱 TDM），即治療藥 物檢測，是指在臨床藥物治療過程中，觀察藥物療效同時，采集血藥 濃度（或尿液、唾液等），結合藥代動力學和藥效學，優(yōu)化給藥方案， 達到滿意療效和避免毒副反應的目的。理論上需要進行 TDM 的藥物主 要有：1）治療指數(shù)低、安全范圍窄，毒性反應強的藥物；2）藥代動 力學個體差異大的藥物；3）非線性動力學特征的藥物；4）長期實用 且不容易很快判斷療效的藥物等。
質(zhì)譜檢測的優(yōu)點：質(zhì)譜法是精度最高的血藥濃度檢測方法。血藥濃度 是 TDM 的主要參考指標，目前血藥濃度檢測的主要方法有光譜法、免 疫法、色譜法、質(zhì)譜法等，其中質(zhì)譜法可理解為是色譜法的升級，即 質(zhì)譜作為分析器處理色譜層析后的樣品。相比于傳統(tǒng)方法而言，質(zhì)譜 法是更為靈敏與精準的檢測方式，同樣的對于前期的設備投入與人員 的操作要求都比較高。成本因素是阻礙其大范圍推廣的最主要原因。
市場空間：國內(nèi) TDM 發(fā)展仍處于初期階段，現(xiàn)有臨床指南可借鑒的有 2011 年《AGNP 精神科治療藥物監(jiān)測共識指南 2011》明確的 128 個 精神類藥物；2015 年中華醫(yī)學會分會臨床藥理學組《兒童治療性藥物 監(jiān)測專家共識》確定的 15 種藥品等。截至 2017 年底,我國在冊嚴重精 神障礙患者人數(shù)已達 581 萬。假設每年每人檢測 12 次，每次費用 150 元，滲透率 10%，市場空間將達 10.45 億，帶動 1884 臺質(zhì)譜儀需求。
??
??
3、精準診斷
質(zhì)譜助力精準診斷發(fā)展。傳統(tǒng)醫(yī)學模式正進入到基因組學、蛋白質(zhì)組學、 代謝組學等多組學整合分析的精準診斷時代。在過去的幾十年里,研究者用 各種組學技術致力于生物標志物的發(fā)現(xiàn)和疾病的早期診斷。以高性能質(zhì)譜 為核心的多組學研究已成為各類疾病篩查、早期診斷、治療監(jiān)測和預后評 估的生物標志物創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)的關鍵技術平臺。目前生物標志物不僅涵蓋了傳 統(tǒng)的核酸、蛋白質(zhì)、糖類及代謝物等標志物類型,還囊括細胞遺傳學和細胞 動力學參數(shù),以及體液中的外泌體、細胞等。 ? 精準診斷細分領域：基因組學可以告訴我們什么事情有可能會發(fā)生，轉(zhuǎn)錄 組學和蛋白組學告訴我們什么事情即將發(fā)生，而代謝組學會告訴我們什么 事情正在發(fā)生。盡管質(zhì)譜在遺傳標記的基因分型（單核苷酸多態(tài)性 SNP、 短串聯(lián)重復序列及其組合測定），以及 DNA 甲基化分析等方面展現(xiàn)出了一 定的優(yōu)勢，然而基因組學并不是質(zhì)譜的主要應用領域。質(zhì)譜在蛋白質(zhì)組學 和代謝組學發(fā)揮了重要作用。
蛋白質(zhì)組學
原理：蛋白質(zhì)作為直接參與細胞生物學過程的大分子，是生理功能的 執(zhí)行者和生命現(xiàn)象的直接體現(xiàn)者，蛋白質(zhì)水平的變化直接反映了生命 在生理或病理條件下的變化，可以精準地預測疾病的狀況和進展。蛋 白質(zhì)是一種可以很好地反映人體健康狀態(tài)的生物標記物。
質(zhì)譜應用：臨床蛋白質(zhì)組學中有兩種策略可以識別生物標志物，一是 經(jīng)典策略，使用電泳技術分離蛋白質(zhì)和多肽混合物然后進行質(zhì)譜鑒定； 二是利用質(zhì)譜技術分析樣品的完整質(zhì)譜圖，以獲得可以用作疾病指 紋的完整蛋白質(zhì)/肽譜。組織、器官、體液和細胞培養(yǎng)物等生物樣品 均可被用作為蛋白質(zhì)類生物標志物的研究。蛋白質(zhì)組學研究的一個重 大挑戰(zhàn)是蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫的多樣性分析及蛋白質(zhì)、多肽鑒定，質(zhì)譜技術 較好地解決了這些難題，滿足了蛋白質(zhì)組學對技術平臺的需求。另外， 單細胞蛋白質(zhì)組學也逐漸成為質(zhì)譜要搶占的下一個技術高地。
代謝組學
原理：代謝組學研究的是生物體中新陳代謝過程中的所有產(chǎn)物，一般 而言，這些代謝產(chǎn)物的相對分子質(zhì)量小于 1000Da,如激素、有機酸、 氨基酸、脂質(zhì)、多糖、芳香烴等。代謝物作為生理或病理狀態(tài)的重要 指標,有助于了解疾病的發(fā)生和進展,極有可能成為疾病早期診斷、評估 治療效果和生存率的有效指標。通過不同代謝組研究平臺的檢測，可 以了解患者與健康人代謝物之間的差異，從中選擇合適的代謝物作為 與疾病相關的生物學標志物 biomarker，為潛在的疾病診斷提供依據(jù)， 還可以將代謝物關聯(lián)到代謝途徑中以進一步探究疾病的起因與機制。 同時，由于代謝組學所檢測的許多內(nèi)源性小分子化合物直接參與了體內(nèi)各種代謝/循環(huán)，其水平高低在一定程度上反映了機體生化代謝的機 能和狀態(tài)，通過代謝網(wǎng)絡分析還能了解體內(nèi)生化代謝狀態(tài)，溝通生化 代謝與疾病關系，從相關的代謝異常處入手探索和揭示疾病病因、病 理機制，也有助于發(fā)現(xiàn)新的藥物作用靶點。
質(zhì)譜應用：代謝組學研究主要有兩種策略，即靶向分析和代謝物圖譜 分析。靶向分析是指對特定分析物的鑒定和量化；代謝物圖譜分析又 稱為非靶向或整體分析，是比較相似樣品中未量化的代謝譜對疾病或 外來刺激下的不同反應特征。靶向分析和代謝物圖譜分析在生物標志 物的發(fā)現(xiàn)中是相輔相成的，首先利用代謝物圖譜分析確定樣品之間代 謝譜的差異，然后選擇關鍵的代謝物作為潛在的生物標志物進行目標 代謝物定量，并在臨床標本中通過靶向分析進行驗證。質(zhì)譜技術與氣 相色譜、液相色譜、毛細管電泳等分離技術結合提高了代謝組學靶向 和非靶向分析的靈敏度、可靠性和分析效率,被廣泛地用于代謝組學研 究。質(zhì)譜平臺能對生物體中數(shù)百至數(shù)千種代謝物進行靈敏且可重現(xiàn)的 檢測，基于質(zhì)譜的代謝組學檢測超出了常規(guī)化學分析和代謝表型分析 的范圍，是代謝物類標志物檢測的最佳平臺，其在疾病發(fā)病機制研究 和臨床診療中有廣闊前景。
市場空間。據(jù)國際市場研究機構 BBC Research 的數(shù)據(jù)顯示，2016 年全球 精準醫(yī)療市場規(guī)模 600 億美元，其中精準診斷市場規(guī)模為 100 億美元，精 準治療市場規(guī)模為 500 億美元。到 2017 年全球精準醫(yī)療市場規(guī)模約為 690 億美元。質(zhì)譜需求也將受益于下游應用的快速增長。
??
??
三、半導體
據(jù) SDI 和 SEMI 數(shù)據(jù)顯示，2020 年我國半導體設備體量約 1700 億元，其 中檢測設備占總設備比例的 17%，我國半導體檢測設備 2020 年規(guī)模約為 289 億元。質(zhì)譜儀在其中扮演了非常重要的角色。國內(nèi)半導體企業(yè)崛起連同國產(chǎn)質(zhì)譜儀技術的逐漸成熟，加速國產(chǎn)質(zhì)譜進入 半導體產(chǎn)業(yè)。由于過去中國半導體產(chǎn)業(yè)主要受國外企業(yè)壟斷，國外半導體 企業(yè)大多選擇向安捷倫等國外供應商采購儀器，導致中國儀器企業(yè)較難進 入半導體領域。國務院發(fā)布的相關數(shù)據(jù)顯示，2019 年我國芯片自給率僅為 30%左右，計劃至 2025 中國芯片國產(chǎn)化率達到 70%，這為中國質(zhì)譜儀等 儀器企業(yè)的發(fā)展提供了更多機會。
四、食品安全
質(zhì)譜技術具有良好的定性以及精確定量功能，可廣泛應用于食品中有毒有 害物質(zhì)及非法添加物質(zhì)分析、轉(zhuǎn)基因食品檢測、食品安全快速檢測等領域。 十三五期間，國家出臺了《十三五國家食品安全規(guī)劃》，要求建立全 覆蓋、組合式、非靶向檢驗檢測技術體系，積極研發(fā)食品中化學性、生物 性、放射性危害物高效識別與確證關鍵技術及產(chǎn)品，研發(fā)多模式陣列光譜、 小型質(zhì)譜、離子遷移譜等具有自主知識產(chǎn)權的智能化快速檢測試劑、小型 化智能離線及在線快速檢測裝備。
近年來，我國食品安全檢測行業(yè)發(fā)展態(tài)勢良好。根據(jù)《十三五國家食品 安全規(guī)劃》統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至十二五末，全國獲得許可證的食品生產(chǎn)企 業(yè) 13.5 萬家、流通企業(yè) 819 萬家、餐飲服務企業(yè) 348 萬家。根據(jù)中儀器 表學會分析儀器分會數(shù)據(jù)，2010 年我國食品安全檢測行業(yè)的市場規(guī)模僅為 140 億元，至 2018 年已經(jīng)躍升為 665 億元。根據(jù)國家市場監(jiān)督管理總局 數(shù)據(jù)，2018 年我國各類食品安全檢測機構共計 3,389 家。隨著未來國家針 對食品安全檢測范圍和檢測標準的不斷提高，以及我國食品生產(chǎn)、流通及 餐飲服務企業(yè)數(shù)量的不斷增加，食品安全檢測行業(yè)的快速增長將為上游檢 測儀器市場需求提供強大支撐，質(zhì)譜儀在食品安全領域的應用空間將會不 斷增長。
??
??
五、其他領域
除上述應用領域外，質(zhì)譜儀可在多個領域進行應用，如工業(yè)過程分析、氣 象分析、資源勘探、同位素在線分析等領域。在工業(yè)過程分析領域，質(zhì)譜 儀可在石油化工、高純氣體雜質(zhì)檢測、鋼鐵生產(chǎn)等涉及工業(yè)過程檢測分析 的行業(yè)進行廣泛應用。
研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進度不及預期：質(zhì)譜儀屬于高端儀器設備，相較國外，國內(nèi) 發(fā)展時間較短，未來仍需持續(xù)加大研發(fā)投入。在此過程中，技術儲備研發(fā) 和產(chǎn)業(yè)化應用存在不確定性，新產(chǎn)品研發(fā)進展可能不及預期。
市場競爭加劇風險：由于市場參與者較多，競爭對手的新產(chǎn)品上市可能會 行業(yè)內(nèi)其他參與者產(chǎn)生影響，存在市場競爭加劇等風險。 ? 核心零部件進口風險：由于國內(nèi)質(zhì)譜企業(yè)儀器國產(chǎn)化程度不同，對國外依 賴較高的企業(yè)可能會面臨核心零部件進口困難，影響生產(chǎn)和市場投放。
下游應用需求低于預期風險。質(zhì)譜下游應用領域廣泛，各細分市場受行業(yè) 景氣度、監(jiān)管環(huán)境變化等因素影響，需求增長可能存在不確定性，最終影 響上游質(zhì)譜銷售。
（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息，請參閱報告原文。）
精選報告來源：【未來智庫官網(wǎng)】。
Copyright ? 2020-2023 山東行知科教儀器設備有限公司 版權所有 ?備案號：魯ICP備16020776號-2
地址：高新區(qū)萬福辦事處吳拐行政村 電話：0530-5837666 郵箱：2586826320@qq.com
關注我們