吉天仪器：产学合作培育市场技术领先至少5年

【导语】每届BCEIA，北京吉天都会展出几款新仪器，这些新产品让客户耳目一新，而且多是国内首创乃至国际首创。吉天的DCMA-200型直接进样汞镉测试仪再次荣获本届BCEIA金奖，这是成立13年的吉天第5次获BCEIA金奖。而吉天的董事长刘明钟先生总是微笑着站在展台前，兴致勃勃地亲自给客户们介绍仪器。接下来，刘总将分享吉天多年来“产学研用”的心得，并介绍DCMA-200直接进样汞镉测试仪、SA-30型原子荧光形态分析仪、UPBS-2000型超微量掌上生化光谱仪几款新产品，希望对所有关注吉天的朋友们有帮助……

左：北京吉天仪器的董事长刘明钟先生，他手持的是吉天新品 UPBS-2000型超微量掌上生化光谱仪；右：分析测试百科网总经理卞利萍女士

产学合作秘诀：相互尊重 快速把科研成果商品化

　　吉天以及刘明钟本人和科研院所的合作一直是行业佳话，比如早期和原子荧光发明人郭小伟先生的合作；和方肇伦院士在流动注射方面的合作；和大连化物所关亚风研究员合作推出的快速溶剂萃取仪；和方群教授合作刚推出的超微量掌上生化光谱仪。据了解，吉天还在和清华大学、厦门大学、浙江大学等多个高校院所合作，接下来还有很多成果要推出。

　　事实上，业界很多公司和科研院所合作，双方都碰到重重困难。吉天到底有什么法宝呢？刘总微笑着道出几大秘诀：

　　1、要有一双慧眼，先从文献中找原创

　　2、产品开发速度一定要快

　　3、相互尊重很重要，产品开发成功后大力宣传科研院所的原创成果

　　刘总表示，自己认识很多科研院所的专家都是从看他们的文献开始的，找到有自主知识产权、原创的科学成果，然后和这些专家认识。发现这些原创的成果后，科学家们最期望的往往不是金钱，而是尽快地开发出产品推向市场。所以，要充分尊重科研院所专家们的原创成果，同时要有充分的认识和准备——这些成果的工艺和生产制造要靠公司的技术人员解决。

　　刘总上世纪80年代在北京地质仪器厂工作时，和原子荧光发明人、西北有色地质研究院郭小伟先生合作，已积累了丰富的合作经验。当时，郭小伟先生发明了断续流动(IF)替代流动注射(FIA)，解决了原子荧光的管道记忆问题。最早配套的10台断续流动仪是郭小伟课题组制造的，为了提高进样精度，蠕动泵电机采用细分技术。该课题组研究水平很高，但工艺水平相对较低，因此提供的配套仪器故障率较高。后经双方协商，由刘明钟课题组接产，以过量进样确保定量进样，省掉细分设计，降低了制造成本，改进电路、机械设计和工艺，产品质量稳定可靠。郭小伟课题组是研究人员，而刘明钟课题组是工程设计人员。断续流动从研发到稳定生产的过程，是研究员和工程师成功合作的范例。

　　后来，刘总创办了北京吉天仪器公司，2002年和方肇伦院士合作，仅用半年就研制成功顺序注射氢化物发生的原子荧光，具有使用方便（可自动在线配制标准曲线、可自动在线稀释高浓度样品、可方便调控试剂的比例）、样品消耗量最小（可在0.1mL条件下测量）、定量精度极高的特点，这一ZL技术保证吉天公司的原子荧光8年时间以技术领先优势占据高端市场。

　　十五科技攻关课题“全自动多路加温加压快速溶剂萃取仪”是由中科院大连化物所关亚风研究员承担的课题，他经过详细认真调研，最终选择吉天公司作为该课题研发和产业化的合作伙伴，这时离课题验收仅剩下一年时间。吉天项目组按时圆满完成了攻关任务，并顺利推出商品化的APLE-2000型全自动快速溶剂萃取仪，获得市场高度好评。

　　不久前，浙江大学方群教授在国家杰出青年基金项目微流控技术上的研究成果，也选择了和吉天合作，本届BCEIA上，吉天推出了世界上第一台超微量掌上生化分析仪UPBS-2000。国际上超微量紫外的生产厂家很多，但大多采用Robertson博士不用比色皿的NanodropZL。方群教授开发了具有自主知识产权的液芯波导ZL技术，和吉天合作推出的UPBS-2000，耗样量更少，5秒内测定核酸、蛋白质纯度，体积更小，可以便携。

　　刘总再次表示：“除了以上这些合作成果，我们和科研院所正在进行的研发合作还有很多。比如DBD（介质阻挡放电）应用于快速测定的原子荧光；能够达到ICP-MS灵敏度的原子荧光形态分析仪等。这些优秀的科学家事业心都很强，他们更渴望的是快点儿把成果真正变成稳定可靠的产品。我想，我们在合作中成功做到了：快速做出产品对社会有效益，特别尊重他们，宣传上突出科学家们的成果。这些也许就是吉天吸引这些具有原创成果的科学家们的魅力吧。”

创新方法：建立分析化学高端人才领头的课题组

　　吉天公司刚成立的前三年，主要是解决生存问题；之后的发展阶段，首先考虑的就是建立什么样的人才团队。刘总谈到这里很有心得，“我本人学物理，80年代末90年代初，我曾4次到德国PerkinElmer公司短期工作，和国外同行在原子荧光方面开展合作研发。这期间我得到最大的启发就是：这些公司有一个分析化学家为技术挑头的博士研发团队，而不是工程设计人员。这些化学家搞应用开发、创新思维，而工程技术人员是为他们的创新服务的。”

　　深受启发后，他说干就干，80年代末刘总还在海光时，就开始招分析化学的硕士带头搞研发。创办吉天后，从2004年开始，专门招名牌大学分析化学的博士。目前北京吉天有三个专业的仪器研发组：一个组是北大化学博士带头；一个组是清华有机化学博士带头；第三个组是一个能力很强的化学硕士带头。每个组大概有8-10人，一个人负责一个题目，7、8个人就能开展7、8个项目的研发。

　　那么如何稳定住这些人才？刘总表示：“必要的薪酬水平是一定要的，但这并不是打动人才最重要的条件。我本人搞了一辈子技术，知道有想法的年轻技术人员，他们需要什么，你要给他创造条件让他有奔头，支持他们的创新思维，要有好的项目、好的发展。”物理出身的刘总带头支持研发团队由分析化学人才领头，支持他们的研发设想，这种方式很快获得了成效。在有限的投入下，每两年BCEIA吉天都有新成果出来；过去获得的BCEIA金奖、CISILE自主创新金奖，都少不了他们的功劳。

　　“这是我最大的一个成功。”谈到此，刘总非常自豪：“我是搞技术出身的，比市场、打价格战我比不过人家，但我们却可以保证技术领先市场5-10年。吉天还有很多技术储备，很多技术领先的成果会在不久后问世。这就是吉天的特色。”

吉天的固体进样技术将为开发新型原子吸收仪提供技术保证

　　 1972年地质系统第一台原子吸收正是刘明钟先生带头研制出来的。创办吉天后，虽然和多位原子吸收专家都有合作，但刘总一直不做原子吸收，他说：“如果没有特色，不如不做，吉天在市场上致胜只能凭技术，绝不会低价抢市场。”

　　刘总还告诉我们一个消息：吉天的ZL固体进样技术已经成功应用于原子荧光，这项ZL将为吉天研发具有技术特色的原子吸收提供保证。

　　传统的石墨炉固体进样原子吸收，需用石墨管固体进样，用几千瓦的大铜板供电才能升温到2000-3000度，降温必须用水冷，无法做到快速分析。而吉天的ZL固体进样采用多孔石墨加热器件，功率只需300-500瓦，最高温度就可升到2900度；而功率小就可以快速降温，完全无需水冷，连风冷都不需要，可以真正实现快速进样。

市场开拓：先解决行业应用问题 再进入标准

　　独创性的技术、全新的产品品类有可能为企业带来持续的增长，但要实现这一点，还需在市场培育和推广方面下大工夫。不管是吉天以前的原子荧光、流动注射，还是新推出的固体进样原子荧光、超微量掌上生化分析仪，都需要市场开拓，吉天是如何做到的呢？

　　刘总也传授了非常朴实的两点经验：

　　1、先解决某细分行业的应用问题；

　　2、努力进入各行业的标准，打开产品更大的应用市场。

　　比如上世纪80年代，刘总在原单位和郭小伟教授合作，原子荧光先在地质部门打开了应用市场，获得广泛认可。随后地质部门需求基本饱和后，欲在食品安全、环保等领域应用时，首要一步就是建立新的方法标准。这种规律为今后我国原创发明的仪器开拓市场提供了很好的借鉴。

　　1993年，卫生部食品卫生监督检验所杨惠芬研究员，联合北京卫生防疫站等4家单位向卫生部申请立项，制定食品中As、Sb、Ge等7个重金属元素的原子荧光检测方法标准。卫生部批准立项，但仅下拨8000元制标经费，根本不够。当时的年代，刘总课题组工资发放都有困难，刘总就将难题反映到中国分析测试协会，常务理事长杨化先生立即批准贷款20,000元，用于制定食品中As、Sb、Ge等7个重金属元素的原子荧光检测方法标准。制标过程十分顺利，1994年12月获得国家标准委员会审查通过。1995年初，借助国家标准委员会审查通过的东风，加强宣传力度并初见成效，仅1995年在食品系统就销售了几十台仪器。到2004年这批标准方法公开发布时，原子荧光光度计市场局面已经发生了根本变化。这是中国分析测试协会帮助成功开拓原子荧光市场的典型案例，在分析界佳话流传十几年。

　　为开拓环保市场，1994年，刘明钟课题组分别向环保总站和辽宁环保局送出原子荧光仪试用，由他们先后制定了环境样品原子荧光推荐方法、规定方法。为原子荧光在环保系统的普及、推广打下了基础。30多年来，已经陆续发布国家标准、行业标准近百项，国际标准(全部是原子荧光测汞)10多项。正是这些标准的建立，助推原子荧光仪普及和推广，使之成为我国实验室的常规分析仪器。

　　2011年是“十二五”开局之年，科技部在全国启动了53个仪器开发重大专项，由吉天公司牵头，联合清华大学、厦门大学两所大学和不同行业的八个权威应用单位，获得了以固体进样为核心技术的现场、快速重金属检测项目（“用于现场、快速、准确测定的原子光谱分析系统”）。2013年1月，“DCD-200直接进样测镉仪/DCMA-200直接进样汞镉测试仪”在北京顺利通过新产品鉴定。

“DCD-200直接进样测镉仪/DCMA-200直接进样汞镉测试仪”在北京通过新产品鉴定

　　不久后湖南爆发“镉大米”事件，该新产品大显威力。2013年9月湖南省粮食局邀请3家国外企业、吉天1家国内企业，到长沙现场“打擂台”测试含镉大米，要求仪器和方法快速准确。最后，吉天的直接进样测镉仪测定速度最快、精度最高，目前已售出几十台。公司正在和粮食系统的专家们合作建立方法标准。

　　刘总还特别提到了这个重大专项：“科技部这个专项给得很好。项目共计2660万，我们和合作研发单位开发仪器和方法，我们给8家应用单位每家100万，他们负责在各个领域推广、建标准。我们还将继续开发直接进样测定砷、铅的仪器和方法，很快将满足环保部门对As、Pb、Hg、Cd四大有害元素的快速测定要求。”

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3款重量级新品一览

　　接下来，刘总为我们介绍了吉天这次在BCEIA带来的三款重量级新品。

DCMA-200型直接进样汞镉测试仪

　　该项目荣获“国家重大科学仪器设备开发专项”支持，目前有两项原创ZL技术；国内ZL：ZL 201020259644.X，国际ZL：PCT/CN2010/075178。

　　DCMA-200是一台独创的直接、快速、准确的光谱分析仪器，基于电热蒸发原子荧光光谱法，无需任何样品前处理，可将样品直接放在样品舟中分析测量，可直接分析液体、粉末状固体、纤维、膏体、污泥、胶状液体中的汞（Hg）和镉（Cd）。具有适应野外、现场应急监测环境的特殊设计，低能耗、无需任何化学试剂、快速检测（3-5分钟），无任何废液、废气产生，保护环境。

　　DCMA-200主要应用范围是，农产品：粮食(大米，小麦等)、蔬菜、水果；环境样品：净水/污水、土壤、底泥、固废；食品/轻工：香烟、加工食品、织物、皮革。

　　其工作原理为：空气气氛下，样品在石英管式炉中被加热，分解物进一步被空气载带进入管式催化燃烧炉中，汞(Hg)被有效分离出来，后被镀金石英砂选择性捕获形成金汞齐；经过加热处理的样品，被置于碳素裂解炉中加热，此时样品中镉(Cd)以及有可能残余的Hg都被汽化蒸出，蒸出物首先经过一级钨丝原子阱，原子态镉(Cd)被选择性的捕获在钨丝上，汞(Hg)则被置于钨丝原子阱后的镀金石英砂管捕获；之后，先后对钨丝、镀金石英砂管加热，Cd、Hg先后被蒸出，载带至原子荧光光谱仪(AFS)中分别分析检测。通过钨丝原子阱、镀金石英砂管这两种选择性高的原子阱，实现了样品中复杂基体与待分析元素的有效分离，实现了样品中Hg、Cd的直接检测。

DCMA-200型直接进样汞镉测试仪

　　刘总还津津乐道地回顾了产品的研发过程。北大毕业的刘博士项目组攻关固体进样原子荧光技术，受到金丝汞齐捕集、主动富集样品去除干扰（传统去干扰都是用基体改进剂被动去干扰）的思路启发，就想将此思路用在其它元素测定上。

　　项目组成功开发出钨丝原子阱，主动选择性捕集镉，然后再加热蒸出测定。该成果在全球也是首例，在国内、国际均成功申请了ZL。

　　在加热器件方面，项目组最初用民用浴霸中采用的石墨纤维做电热器件，加电发热；但后来发现石墨纤维掉渣。后来请教北大的同门师兄，采用强度更大、表面积更大的多孔石墨，攻克了加热材料“掉渣”的难关。同时，用多孔石墨材料加热，功率小，可以实现固体样品快速测定；这项技术未来还可支持更多的产品开发。

　　在使用方便性上，项目组又花了1-2年攻克难关。由于多孔石墨不能模具加工，必须先做出石墨棒，再机加工做出石墨舟、裂解管（加热管）。测定时，只需称量样品放在石墨舟里，再把石墨舟放在裂解管里加温原子化。

　　据刘总介绍，公司已攻克固体进样测定砷和铅的技术难关。而能够同时快速测定As、Pb、Hg、Cd的仪器，就能完全满足环保部门快速检测的要求，未来市场潜力巨大。

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SA-30型原子荧光形态分析仪

　　

SA-30型原子荧光形态分析仪

　　该仪器研制获“国家重大科学仪器设备开发专项”支持，其创新点为：

　　1、建立了以整体柱为核心的低压分离体系，同一根色谱柱可分离As、Se、Hg三种元素的形态，实现仪器的小型化。

　　2、可实现As、Se形态的同时测定，提高了分析效率；由于柱压低，可使用梯度淋洗，大幅缩短分析时间，提高分析速度，改善峰形；

　　3、采用特殊紫外处理器，消解效率高，无需辅助氧化剂，抗有机溶液和基体的干扰能力强，仪器体积大幅缩小，适合于现场使用；

　　4、配套的提取部件可在30min内实现8个样品的同时自动提取和净化。

　　刘总谈到，国际上用ICPMS做元素形态分析，但ICPMS购买和使用成本都很高，占地面积大，无法带到现场。原子荧光目前的技术开发潮流就是小型化、可带到现场测定；原子荧光形态分析技术是吉天的长项，而SA-30正是小型化原子荧光形态分析仪。这次展出的是样机，今后的外形还会更小巧、美观。

　　SA-30上有两大核心技术。第一个是采用整体柱技术实现分离部分的小型化，而且由于整体柱更短、柱压低，只需低压泵即可分离，而且不再有漏液问题。只用一根整体柱，即可分析汞（Hg）、砷（As）、锡（Sn）三种元素形态。

　　第二项新技术是采用紫外消解。以前文献报道的紫外消解使用一个紫外灯，把样品管缠绕在紫外灯外面，那么照射消解时只能照到样品的一面，消解效率很低。吉天的项目组发明了新型紫外消解灯，让样品管穿过紫外灯，实现了360度无死角照射，消解效率整整提高了一个数量级。这项技术未来的前景无比广阔，因为这样高的消解效率，根本无需再使用硼氢化物，只需水样，紫外消解后即可实现原子化。

　　本网收录相关产品：SA-30现场形态分析仪

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UPBS-2000型超微量掌上生化光谱仪

UPBS-2000型超微量掌上生化光谱仪

　　该产品是和浙江大学方群教授合作的成果，产品特色为：

　　1、具有完全的自主知识产权。

　　2、采用世界先进的液芯波导技术，高效利用液芯波导管的光学性质，可对核酸、蛋白质等样品的纯度进行快速（5秒内）定量分析和评价，重现性好；

　　3、配置有大容量充电电池、外置充电器、车载电源，轻巧耐用，还可采用USB供电方式，可支持台式机和笔记本电脑；真正实现紫外分光光度计的微型化、便携化、智能化。

　　刘总介绍说，UPBS-2000型超微量掌上生化光谱仪/超微量紫外的新颖之处在于：采用液芯波导技术，体积在整个国际市场上都是最小的，国际上其它超微量紫外都需平放检测，而UPBS-2000平放手持均可。第一代仪器使用大屏幕、手持测定，稳定可靠，便于维护；今后在稳定可靠的基础上，还将考虑集成移液功能，体积更小，实现分光系统的全紫外波长检测等。