安捷伦移动测量：将仪器带到样品前获得精准定性定量结果

　　——访安捷伦移动测量团队

　　【导语】从台式计算机到笔记本，从固话到手机，移动技术的应用是现代人类对于技术再造的一种基本需求。在分析测试行业也不例外，应用科学家和制造厂商们已经多次试水，并进行移动检测的概念化推广，安捷伦也加入了这场推动移动技术应用的变革。在众多的提供商中，安捷伦是如何定义移动测量技术的?又有哪些已有的或在将来预计推出的解决方案?近日，分析测试百科网小编有幸访问到安捷伦移动测量的团队，希望借此文向关注移动测量技术的科技工作者们提供一点帮助，或许不久的将来，您就会用上这种新技术……

安捷伦移动测量团队，从左至右：安捷伦科技化学分析集团新兴市场测量系统市场部经理王刚先生、安捷伦Micro GC产品经理CoenDuvekot先生、安捷伦化学分析集团新兴市场测量系统总经理李林博士、安捷伦移动实验室产品全球事业部经理 Graham Miller先生、安捷伦大中华区生命科学与化学分析事业部环境市场经理祝立群博士

　　移动测量的定义

　　Graham先生表示，对于“移动测量”(mobile measurement)的概念，不同人有不同的理解。安捷伦对它的理解是：实验室外的检测。这是相对于“实验室内的分析”来定义的。如果说实验室内的分析是“把样品带到仪器前”；那么，“移动测量”的定义就是：把仪器带到样品前。这个“移动测量”的定义涵盖的形式和应用相当宽广，比如移动检测车、手持式设备、现场快检技术、或在分析制造现场的应用和监测方案等。

　　移动测量技术兴起的原因

　　Graham先生表示，测试者追求减少分析成本和时间，追求更高的安全性，是移动测量技术发展的主要原因。伴随着经济的迅猛发展，用户希望在样品所在地尽快获得准确的检测结果，减少分析成本和时间，移动测量技术在样品现场检测，花费更节约，节省了用户将样品带到实验室的时间，还防止样品在运输过程中的成分改变。而如果测试的目的是安全性检查，在样品前快速检测无疑会提高安全性。例如安捷伦有一套应用建立于移动检测的方案——使用Micro GC做矿山安全监测。在挖煤过程中，瓦斯浓度过高会造成瓦斯爆炸并引发煤矿安全隐患，Micro GC可在矿山进行日常的实时监测和浓度报警，并在爆炸后欲实施营救时快速测试确认环境是否安全。

　　安捷伦移动测量技术的侧重点

　　听到这种回答，搜索记忆中多处关于移动测量的碎片，小编禁不住连问了几个问题：

　　1、把实验室用气质、液质搬到车上，是否也可定义为移动测量仪器?

　　李林博士表示：有些供应商把实验室的气质、液质单纯搬到移动车上，这只能说明这些仪器有一定的抗震性能；但从整体设计上来说，它们不是真正的移动测量仪器，因为其原始设计是针对实验室内测量的，而不是针对移动测量的。移动测量要求仪器不仅抗震、稳定，还有其它的一些要求，比如要照顾到现场取样测试的环境、测量的方便性、能量消耗、分析速度等。举例来说，安捷伦的5975T GC-MS是完全按照移动测量的要求设计的，考虑到移动测量中的各种影响因素，设计的思路和实验室内的GC-MS是不一样的。

　　所以，安捷伦的移动测量技术，是专为移动测量而重新设计的，不是简单地把实验室的仪器放到一辆可以移动的车上跑。

　　参考：“零距离”体验安捷伦移动实验室

　　2、便携式仪器、手持式仪器、车载式仪器有什么区别?

　　Graham先生作答：前文已述，实验室之外的测量手段都可以成为移动测量。根据仪器尺寸的大小和在不同环境下的使用细分，移动测量仪器可包括车载式、便携式和手持式等种类。手持式仪器体积最小但功能少一些；便携式仪器是指一套整体的仪器，功能比较齐全，它可能是手持式的设备加上一些附件，或是非手持的设备加上一些附件；车载式仪器体积相对更大，功能也更全。安捷伦研发的车载式检测仪器和相应的样品先处理设备是为了客户按照其应用目的设计一个整体的移动检测系统所用的，该系统需要包含各种满足车载的测量仪器、前处理设备/条件、数据获取与传输系统等。

　　3、移动测量仪器和测量盒/试剂盒是啥关系?

　　李林博士作答：移动测量仪器与测量盒是“互补”、“共存”的关系，安捷伦的方案主要是前者。移动测量仪器和快检中的测量盒/试剂盒是不冲突的，某种情况下是互补的。有的客户只需要粗略的筛查，并且筛查的是已知物，那么测量盒/试剂盒就可以满足测试要求；如果要在现场进行更高水平的定量定性、一些未知物的分析，则需要用到移动测量仪器。所以移动测量的仪器和测量盒是互补的，这两种技术并不存在同一平台上的竞争。在市场发展和需求方面，这两种技术都发展很快，在环境、食品安全、能源、制药等领域都有很大的潜力。

　　王刚先生补充说：不同的应用目的需要不同的移动检测技术，比如对于市县级市场执法，试剂盒也许就足够了；而对于省级或直辖市级的移动检测系统除了要求对已知物筛查外，还需要更精确的实验设备来完成样品定性、定量分析，并给出与实验室结果质量相媲美的实验报告，安捷伦的移动测量解决方案就会是更好的选择。

　　4、移动测量对仪器等相关产品的要求同实验室内的仪器要求有何异同?安捷伦移动测量技术的定位是什么?

　　李林博士表示，一般客户对移动测量的要求是：(1)仪器比较容易移动到现场，(2)能快速测量获得结果，(3)希望结果和实验室一样。要同时满足这几项需求是比较困难的。比如仪器进行小型化满足容易移动的需求后，分析速度和测量结果往往比不上实验室内的仪器。

　　在快速方面，需要设计快速简单的样品前处理，安捷伦已推出了一些移动检测前处理的方案。比如针对空气监测有两种前处理方案：一种是到现场用探头采样，应用于采集工业污染源处的排放气体中的有害污染物，安捷伦设计的一种现场采样的微型气体手持采样装置，几秒钟内就可采集到要监测的有害物质，然后再利用移动检测车中的车载气质测量结果。另外一种是利用全自动的车载热脱附装置在线采样，与车载气质结合可以得到更精准的定量结果。

　　Graham先生表示，安捷伦移动测量技术非常关注的是：实验室外的移动检测结果，和实验室检测结果的一致性，要能和实验室内的检测数据直接比对，这一点“坚持”是安捷伦移动测量技术和其它供应商的主要区别。比如，在一些应急的现场检测中，安捷伦的移动测量技术既强调快也强调准，要和实验室的测量数据一样。还有一些诸如考古、大型飞机上复合材料检测的应用，样品体积很大，特别需要在现场进行方便的检测，而且结果要和实验室的测量结果一样。

　　除上述三方面的考虑，并主要定位于“获得和实验室同样的结果”，Graham先生还强调，安捷伦移动测量方案的设计，是以用户的需求为导向的，有些用户的要求能够满足应急检测，有些用户要求满足方便携带与现场检测。例如，环境检测和食品安全应用的移动测量要求是不同的，“我们会根据我们的能力，按照用户的要求开发相关的分析方案”。现在安捷伦移动测量方面已经发展了微型气相色谱仪、车载移动式的液相、车载移动式的GC/MS和便携式、手持式的红外等多个移动测量产品。这些产品的共同特点是，现场得到的数据和实验室得到的数据质量相同。

　　“另外，我们也在看用户的需求发展，在以后可能还会有不同的产品需求提出来，移动测量会作为安捷伦日后的发展方向之一，这是我们希望能够长期发展的业务。”Graham先生补充说。

　　安捷伦移动检测仪器无与伦比的系统设计

　　安捷伦移动检测仪器的整体性

　　与有些供应商简单地把实验室用仪器固定在车辆上，即称为移动实验室的方案不同；安捷伦提供的移动检测方案，其移动检测仪器考虑到作为移动实验室整体系统的各种需求，同时与富耐力、天津的中天等具有资质的汽车改装公司合作，根据客户的应用需求打造出用户满意的完整的移动实验室解决方案：

　　抗震性强——安捷伦移动检测仪器是按照美国军方的移动设备标准去测试的，经过长途移动以后，它的操作性能依然保持与振动前完全一致；

　　占地空间小——一体化设计，节约空间、容易带到现场分析；

　　消耗能量少——比如5975T GC-MS的设计，通过使用ZL的低热容(LTM)色谱柱技术，不同于传统的气相色谱柱温箱，可实现快速加热和冷却色谱柱，从而获得更高的分析通量，简化了现场服务和维护，降低了功耗和重量。

　　对移动实验分析仪器各个部件精益求精

　　移动实验分析仪器除了必须要具有良好的整体性，安捷伦对移动检测仪器的配套也有充分考虑。

　　硬件——安捷伦要求把移动实验分析仪器的各个部件做到最小，不但能够带到野外、适应野外的环境，还要获得与实验室分析数据可媲美的质量。

　　样品前处理——移动测量中的一个关键部分是样品前处理。拿到现场去检测和在实验室检测的条件不一样，要求能够快速、方便，所以样品前处理过程非常重要。除了前面已讲到对气体监测的两种样品前处理设计外，安捷伦在红外分析方面也有独到的设计。红外检测的样品前处理方式包括了液体和固体：对于例如油品类粘稠液体样品的前处理可以将样品直接滴到一个独特设计的的样品池表面，进行直接检测，测完后擦拭干净就可以测下一个样品，而不会带来样品间的污染；固体样品的检测过程可以实现无损检测，根据应用需求和样品质地不同，可方便变换分析探头，比如文物、油画鉴定和修复之类的应用，样品是很名贵的，用户就很关注无损检测。

　　软件——软件对于移动测量是很重要的。很多做野外检测的用户没有太多分析化学方面的知识，他们更关心检测结果并希望快速得出结论。如果用户是用光谱来检测，解谱的过程是很慢的，而且不是每个人都能解谱的，所以安捷伦在软件方面投入了很多简化数据分析的步骤，使界面更直观。现在安捷伦设计的软件可以做到用户不必看到光谱和计算过程，而是测量后直接得出结果。根据不同的应用，安捷伦在软件上花费了很大的精力、根据应用开发不同的软件满足客户的需求。

　　安捷伦移动测量“家族成员”

　　谈到安捷伦的移动测量仪器，几位介绍了几种代表性的产品。

　　5975T 车载式气相色谱/质谱联用系统

5975T 车载气相色谱/质谱联用系统

　　李林博士表示5975T车载气质是安捷伦中国上海团队自主研发出来的，从安捷伦现有的低热容(LTM)技术、质谱技术等ZL技术，并继承安捷伦5975系列GC/MSD和MSD Chemstation的高分析性能，研发出的第一款真正具有实验室品质的车载GC/MS——5975T LTM GC/MSD，该项目还获得了安捷伦公司内部的创新奖提名。5975T车载气质系统仪器体积缩小38%，重量减少35%，能耗减少46%；采用专用的减震底座设计，抗震性能达到美军标准，更适合车载和移动的要求。

　　产品详情：安捷伦 5975T 车载气相色谱/ 质谱联用系统

　　本网收录：安捷伦 5975T 车载气相色谱/ 质谱联用系统

　　7667A微型热脱附仪和手持微吸附气体采样器(CTS)

7667A微型热脱附仪手持微吸附气体采样器(CTS)

　　产品详情：7667A微型热脱附仪和手持微吸附气体采样器(CTS)

　　王刚先生介绍到，安捷伦的车载式气质联用仪在环境监测应用方面取得了重大进展，针对流域水、水源水质的监测、环境应急监测项目，国内有许多实验室都选择了5975T车载式气质联用仪作为他们移动实验室的主要检测。但对于环境样品的移动检测而言，最大的瓶颈在于样品前处理，为了适应市场对污染源环境空气质量检测的需求，特别是环境空气中挥发性有机物的快速分析的需求，安捷伦上海工厂最近针对环境空气样品采集推出了两款新型样品前处理设备，一款是微型手持气体采样装置，通过探头几秒钟就可采集完毕目标气体样品，结合车载式气质联用仪可以快速完成目标污染源空气污染物的定性分析；另一款则是全自动微型热脱附仪，具有离线采样和在线采样功能，结合车载式气质联用仪则可以实现环境移动监测实验室对特定监测点污染物的动态定性、定量分析。上述两款产品将于2013年2月正式上市。上市后，对于安捷伦的环境移动监测解决方案是个很大的补充，极大地丰富了对环境样品的分析能力。

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　　4100 EXCOSCAN手持式现场测量傅里叶变换红外光谱仪

4100 EXCOSCAN手持式傅里叶变换红外光谱仪

　　4100 EXCOSCAN手持式傅里叶变换红外光谱仪作为安捷伦新一代的手持式傅里叶变换红外光谱仪，采用了ZL的干涉仪设计，可以广泛应用在现场及实验室分析的各个方面。用户既可以选择将样品带到实验室进行分析，也可以将仪器带到现场进行样品的分析，任何一种方式都可以提供高质量的无损分析。这样可以将分析不在局限在实验室，从而达到样品随处分析。

　　产品详情：4100 EXCOSCAN手持式现场测量傅里叶变换红外光谱仪

　　本网收录：4100 EXCOSCAN手持式现场测量傅里叶变换红外光谱仪

　　490微型气相色谱仪

490微型气相色谱

　　在线气体样品分析中，分析速度是关键。由于天然气依据热值定价，必须确保给定的热值的真实性。天然气公司在密闭输送中，采用在线分析测定热值 (BTU值/热量)。测定组份包括N2, CO2, 和 C1-C5。由于气体组成每小时甚至每分钟都在变化，这就要求必须每年365天，每周7天，每天24小时内每3~5分钟连续分析。安捷伦490 Micro GC具备模块化设计，设备可靠性高，可用于天然气管线网络的在线天然气分析。

　　产品详情：安捷伦490 Micro GC 便携式气相色谱

　　本网收录：安捷伦490 Micro GC 便携式气相色谱

　　1220型车载式高效液相色谱

1220型车载式高效液相色谱

　　安捷伦德国新近研发的车载式高效液相色谱则是为了满足中国市场的需求，该产品同样满足“获得和实验室分析同样结果”的核心设计理念。安捷伦正在与中国食品药品安全检测相关部门展开合作，就移动式食品安全、药品安全快速筛查提供相应解决方案，为药品、食品安全等现场快速检测应用领域带来更快、更准的移动测量解决方案。

　　产品详情：安捷伦1220型车载式高效液相色谱

　　本网收录：安捷伦1220型车载式高效液相色谱

　　安捷伦移动测量设备应用于各个领域

　　安捷伦移动测量设备已经应用甚广，小到天然气和空气中挥发性有机物的检测，大到航空航天材料的分析，安捷伦手持式、便携式和车载式的各种移动设备几乎遍及全球。

　　气体检测——省时、省力、人性化

　　工厂废气排放的监测有些住在工厂周边的居民经常闻到臭味儿，要求有关部门到附近进行空气质量的检测。如果检测人员到现场将气体取回实验室测，可能空气中的一些物质成分会发生改变；或者，当有关部门接到报案，再到现场去取样测量，工厂已关掉废气排放阀门，这样依然测不到工厂排出的气体。所以，有客户要求在工厂周边放置一个移动实验室，可进行移动式快速的检测。安捷伦根据客户的需求开发出相应检测方案：人可以拿着手持式气体采样富集装置快速采样，再利用移动车上的样品直接进样杆和车载气质测定；或者采用微型热脱附车用在线采样装置结合车载式气质，在污染源附近，进行实时检测。

　　能源气体的应用随着能源的不断开发，天然气的使用越来越普遍，而天然气的组成和热值是计量天然气质量的基础。安捷伦推出的Micro GC占地空间小、消耗能源少，具有非常快的分析速度，单个样品分析时间甚至可按秒计算，它可以直接安装在天然气输送管网系统上进行在线分析，或可以携带到气站去直接检测。

　　石油勘探和煤矿安全的应用石油勘探中录井气成分的分析可以为勘探工作提供必要的基础数据，这时需要在勘探现场进行样品的快速分析并得出结果；另外在煤矿安全方面，若发生瓦斯爆炸，需要第一时间开展救援活动，在判断是否能够到井下进行救援时，要求能够非常快速检测矿井气体是否安全，分析速度要求在一分钟以内。安捷伦的Micro GC都能够满足以上检测的要求。

　　液态和固态样品检测——应用于污染物现场检测和食品真伪鉴别

　　目前生物柴油的使用越来越广泛，但不同的发动机对生物柴油的耐受度不同，故柴油中生物柴油的添加量需要控制，同时生物柴油本身的质量控制等这些检测使用便携式红外都可以方便地检测。另外便携式红外在油品检测方面的应用是润滑油用过油的趋势分析，大型机械、高铁、船舶等需要使用大量润滑油，但何时更换这些使用过的润滑油则对这些企业的运行成本有很大的影响，通过润滑油用过油的趋势分析则可以有效地掌握润滑油更换的周期，最大限度地提高该类企业润滑油的使用效率。安捷伦的便携式红外在润滑油用过油的趋势分析方面有完整的检测方案，是这类分析应用的最佳选择。

　　安捷伦车载式气质的最初应用主要集中在国土安全分析和农产品中农残分析，随着国内对环境污染事件应急监测需求的增加，结合适当的样品前处理技术，车载式气质对环境中气体和水中的污染物检测方面的应用在迅速扩大。Graham先生谈到一个具体案例：“环境部有关污染物控制的应急监测能力建设项目中，需要配置顶空进样接车载式气质测定地表水和水源水的有机污染物污染物，安捷伦在这个项目中赢得了很多的用户，主要是通过在用户现场做样赢得客户信任的。在移动检测车经过长途跋涉、上千公里路程到达用户现场立即开机做用户提供的样品后，用户看到所得的实验数据从线性、重复性和准确性等方面都可以与实验室仪器所得的结果相比较，所有用户对这些车载式仪器都非常认可。因为这些实际结果，很多用户才选择了我们的仪器。”

　　另外，随着对高档食品打假的需求越来越大，安捷伦公司与马来西亚的客户合作开发了利用手持式红外对燕窝的真假进行鉴别的分析解决方案，建立了很大的数据库，用户可以直接利用手持式红外对燕窝样品进行扫描，仪器既可给出燕窝样品真假的判断。新的解决方案不但降低了样品成本，也提高了检测速度。

　　无损检测技术——让样品“毫发无伤”

　　如果说红外检测已经将无损检测推向了极致，那么安捷伦的手持式红外光谱仪则是移动检测与无损检测的完美结合。

　　Graham介绍了安捷伦公司与波音787公司合作的一个项目：“波音787”飞机上使用了大量的复合材料，在飞行过程中飞机会遭到雷击、强光等热损伤，复合材料表面的热损伤程度与复合材料的强度有紧密联系，然而如果等到热损伤的程度可以在显微镜下看到时，这些复合材料已经到了要破碎的边缘。进过与波音公司三年的合作，利用手持式红外技术检测复合材料的热损伤可以进行复合材料强度下降的早期诊断，并及时修补。目前，4100型手持式红外光谱仪已经写入波音787飞机的维修手册，作为波音787飞机维护的必备设备。

　　安捷伦移动测量无损检测设备还可以用于风能发电机上大型复合材料叶片损伤修补情况的检测；文物保护和油画的鉴定、修复；油气管路上油漆喷涂质量的检测；化学武器的核查；爆炸物的检测；边境违禁药物的快速筛查等。安捷伦也与上海803刑侦研究所合作，开发出火灾现场的移动检测方案，可在现场快速定性分析，判断造成火灾的原因。

　　安捷伦移动测量设备给用户带来的好处：

　　1，将仪器带到现场去检测

• 可以在现场帮助快速决策、执法提供更准确信息；
• 解决应急监测对准确实验数据的需求；
• 解决偏远地区的检测需求；
• 弥补固定实验室的不足；
• 没有样品降解，测量结果更准确。

　　2，样品前处理快速、简单

　   3，客户可根据需求自定义不同的移动测量设备

　　4，安捷伦移动测量设备的检测结果可以与实验室检测结果相媲美

　　移动测量市场发展迅速——未来再接再砺

　　李林博士表示，SDI近期的统计预测表明：不包括将现有的实验室仪器用在移动测量上，以及现有的试剂盒产品，全球移动测量仪器的市场规模是年销量6 ~ 8亿美元，并将在近几年有较高的增速。实验室仪器将在比较高的个位数上增长，移动测量仪器的增长则是双位数的。

　　如何面对国产移动监测仪器发展可能带来的市场冲击

　　近年来，国产移动监测仪器层出不绝，比如工信部曾要求做一种质量检测车，在车上一定要用国产的仪器，面对这种冲击，李林博士表示几点：(1)这种挑战对安捷伦是一直存在的。首先，应该按照应用的不同让客户自己来选择需要的仪器。如果国产仪器能够满足用户的应用和质量要求，进口和国产的产品完全可以在一个平台上平等竞争。(2)十年来国产科学仪器的进步和巨大变迁，在技术水平上有了很大的提高，性能上也提高了不少。但国外先进仪器相比国产仪器在质量上还有一定程度的领先，尤其是移动测量对仪器的稳定、可靠性等指标要求更高，比实验室的要求还高。(3)保护民族产业的精神是值得支持的。

　　与其它厂商加强合作

　　与其它厂商加强合作也是安捷伦在中国的发展战略之一，尤其是与中国一些做设备集成的公司合作。如石化行业的在线监测，需要提供专用软件、防爆等方面的技术，安捷伦会通过与其它设备集成商合作来满足客户的需求。未来，安捷伦会根据市场用户的需求，根据不同的技术选择不同的合作方式，不断扩大战略合作伙伴，更好地满足用户的需求、满足中国市场的需求。

　　用户的需求决定未来的投资方向

　　未来，安捷伦将会继续根据用户的真正需求投资、开发新产品和解决方案。安捷伦也会从中国重点关注的应用市场(如能源环境、材料、食品药品安全等方面)考虑，开发出更丰富的、更适合于中国市场需要的新产品。上海的团队是促进中国战略发展很重要的一部分。总体上，安捷伦在移动测量方面的发展是迅速的，未来仍需再接再励。