安捷倫移動測量：將儀器帶到樣品前獲得精準定性定量結果

　　——訪安捷倫移動測量團隊

　　【導語】從臺式計算機到筆記本，從固話到手機，移動技術的應用是現代人類對于技術再造的一種基本需求。在分析測試行業也不例外，應用科學家和制造廠商們已經多次試水，并進行移動檢測的概念化推廣，安捷倫也加入了這場推動移動技術應用的變革。在眾多的提供商中，安捷倫是如何定義移動測量技術的?又有哪些已有的或在將來預計推出的解決方案?近日，分析測試百科網小編有幸訪問到安捷倫移動測量的團隊，希望借此文向關注移動測量技術的科技工作者們提供一點幫助，或許不久的將來，您就會用上這種新技術……

安捷倫移動測量團隊，從左至右：安捷倫科技化學分析集團新興市場測量系統市場部經理王剛先生、安捷倫Micro GC產品經理CoenDuvekot先生、安捷倫化學分析集團新興市場測量系統總經理李林博士、安捷倫移動實驗室產品全球事業部經理 Graham Miller先生、安捷倫大中華區生命科學與化學分析事業部環境市場經理祝立群博士

　　移動測量的定義

　　Graham先生表示，對于“移動測量”(mobile measurement)的概念，不同人有不同的理解。安捷倫對它的理解是：實驗室外的檢測。這是相對于“實驗室內的分析”來定義的。如果說實驗室內的分析是“把樣品帶到儀器前”；那么，“移動測量”的定義就是：把儀器帶到樣品前。這個“移動測量”的定義涵蓋的形式和應用相當寬廣，比如移動檢測車、手持式設備、現場快檢技術、或在分析制造現場的應用和監測方案等。

　　移動測量技術興起的原因

　　Graham先生表示，測試者追求減少分析成本和時間，追求更高的安全性，是移動測量技術發展的主要原因。伴隨著經濟的迅猛發展，用戶希望在樣品所在地盡快獲得準確的檢測結果，減少分析成本和時間，移動測量技術在樣品現場檢測，花費更節約，節省了用戶將樣品帶到實驗室的時間，還防止樣品在運輸過程中的成分改變。而如果測試的目的是安全性檢查，在樣品前快速檢測無疑會提高安全性。例如安捷倫有一套應用建立于移動檢測的方案——使用Micro GC做礦山安全監測。在挖煤過程中，瓦斯濃度過高會造成瓦斯爆炸并引發煤礦安全隱患，Micro GC可在礦山進行日常的實時監測和濃度報警，并在爆炸后欲實施營救時快速測試確認環境是否安全。

　　安捷倫移動測量技術的側重點

　　聽到這種回答，搜索記憶中多處關于移動測量的碎片，小編禁不住連問了幾個問題：

　　1、把實驗室用氣質、液質搬到車上，是否也可定義為移動測量儀器?

　　李林博士表示：有些供應商把實驗室的氣質、液質單純搬到移動車上，這只能說明這些儀器有一定的抗震性能；但從整體設計上來說，它們不是真正的移動測量儀器，因為其原始設計是針對實驗室內測量的，而不是針對移動測量的。移動測量要求儀器不僅抗震、穩定，還有其它的一些要求，比如要照顧到現場取樣測試的環境、測量的方便性、能量消耗、分析速度等。舉例來說，安捷倫的5975T GC-MS是完全按照移動測量的要求設計的，考慮到移動測量中的各種影響因素，設計的思路和實驗室內的GC-MS是不一樣的。

　　所以，安捷倫的移動測量技術，是專為移動測量而重新設計的，不是簡單地把實驗室的儀器放到一輛可以移動的車上跑。

　　參考：“零距離”體驗安捷倫移動實驗室

　　2、便攜式儀器、手持式儀器、車載式儀器有什么區別?

　　Graham先生作答：前文已述，實驗室之外的測量手段都可以成為移動測量。根據儀器尺寸的大小和在不同環境下的使用細分，移動測量儀器可包括車載式、便攜式和手持式等種類。手持式儀器體積最小但功能少一些；便攜式儀器是指一套整體的儀器，功能比較齊全，它可能是手持式的設備加上一些附件，或是非手持的設備加上一些附件；車載式儀器體積相對更大，功能也更全。安捷倫研發的車載式檢測儀器和相應的樣品先處理設備是為了客戶按照其應用目的設計一個整體的移動檢測系統所用的，該系統需要包含各種滿足車載的測量儀器、前處理設備/條件、數據獲取與傳輸系統等。

　　3、移動測量儀器和測量盒/試劑盒是啥關系?

　　李林博士作答：移動測量儀器與測量盒是“互補”、“共存”的關系，安捷倫的方案主要是前者。移動測量儀器和快檢中的測量盒/試劑盒是不沖突的，某種情況下是互補的。有的客戶只需要粗略的篩查，并且篩查的是已知物，那么測量盒/試劑盒就可以滿足測試要求；如果要在現場進行更高水平的定量定性、一些未知物的分析，則需要用到移動測量儀器。所以移動測量的儀器和測量盒是互補的，這兩種技術并不存在同一平臺上的競爭。在市場發展和需求方面，這兩種技術都發展很快，在環境、食品安全、能源、制藥等領域都有很大的潛力。

　　王剛先生補充說：不同的應用目的需要不同的移動檢測技術，比如對于市縣級市場執法，試劑盒也許就足夠了；而對于省級或直轄市級的移動檢測系統除了要求對已知物篩查外，還需要更精確的實驗設備來完成樣品定性、定量分析，并給出與實驗室結果質量相媲美的實驗報告，安捷倫的移動測量解決方案就會是更好的選擇。

　　4、移動測量對儀器等相關產品的要求同實驗室內的儀器要求有何異同?安捷倫移動測量技術的定位是什么?

　　李林博士表示，一般客戶對移動測量的要求是：(1)儀器比較容易移動到現場，(2)能快速測量獲得結果，(3)希望結果和實驗室一樣。要同時滿足這幾項需求是比較困難的。比如儀器進行小型化滿足容易移動的需求后，分析速度和測量結果往往比不上實驗室內的儀器。

　　在快速方面，需要設計快速簡單的樣品前處理，安捷倫已推出了一些移動檢測前處理的方案。比如針對空氣監測有兩種前處理方案：一種是到現場用探頭采樣，應用于采集工業污染源處的排放氣體中的有害污染物，安捷倫設計的一種現場采樣的微型氣體手持采樣裝置，幾秒鐘內就可采集到要監測的有害物質，然后再利用移動檢測車中的車載氣質測量結果。另外一種是利用全自動的車載熱脫附裝置在線采樣，與車載氣質結合可以得到更精準的定量結果。

　　Graham先生表示，安捷倫移動測量技術非常關注的是：實驗室外的移動檢測結果，和實驗室檢測結果的一致性，要能和實驗室內的檢測數據直接比對，這一點“堅持”是安捷倫移動測量技術和其它供應商的主要區別。比如，在一些應急的現場檢測中，安捷倫的移動測量技術既強調快也強調準，要和實驗室的測量數據一樣。還有一些諸如考古、大型飛機上復合材料檢測的應用，樣品體積很大，特別需要在現場進行方便的檢測，而且結果要和實驗室的測量結果一樣。

　　除上述三方面的考慮，并主要定位于“獲得和實驗室同樣的結果”，Graham先生還強調，安捷倫移動測量方案的設計，是以用戶的需求為導向的，有些用戶的要求能夠滿足應急檢測，有些用戶要求滿足方便攜帶與現場檢測。例如，環境檢測和食品安全應用的移動測量要求是不同的，“我們會根據我們的能力，按照用戶的要求開發相關的分析方案”。現在安捷倫移動測量方面已經發展了微型氣相色譜儀、車載移動式的液相、車載移動式的GC/MS和便攜式、手持式的紅外等多個移動測量產品。這些產品的共同特點是，現場得到的數據和實驗室得到的數據質量相同。

　　“另外，我們也在看用戶的需求發展，在以后可能還會有不同的產品需求提出來，移動測量會作為安捷倫日后的發展方向之一，這是我們希望能夠長期發展的業務。”Graham先生補充說。

　　安捷倫移動檢測儀器無與倫比的系統設計

　　安捷倫移動檢測儀器的整體性

　　與有些供應商簡單地把實驗室用儀器固定在車輛上，即稱為移動實驗室的方案不同；安捷倫提供的移動檢測方案，其移動檢測儀器考慮到作為移動實驗室整體系統的各種需求，同時與富耐力、天津的中天等具有資質的汽車改裝公司合作，根據客戶的應用需求打造出用戶滿意的完整的移動實驗室解決方案：

　　抗震性強——安捷倫移動檢測儀器是按照美國軍方的移動設備標準去測試的，經過長途移動以后，它的操作性能依然保持與振動前完全一致；

　　占地空間小——一體化設計，節約空間、容易帶到現場分析；

　　消耗能量少——比如5975T GC-MS的設計，通過使用ZL的低熱容(LTM)色譜柱技術，不同于傳統的氣相色譜柱溫箱，可實現快速加熱和冷卻色譜柱，從而獲得更高的分析通量，簡化了現場服務和維護，降低了功耗和重量。

　　對移動實驗分析儀器各個部件精益求精

　　移動實驗分析儀器除了必須要具有良好的整體性，安捷倫對移動檢測儀器的配套也有充分考慮。

　　硬件——安捷倫要求把移動實驗分析儀器的各個部件做到最小，不但能夠帶到野外、適應野外的環境，還要獲得與實驗室分析數據可媲美的質量。

　　樣品前處理——移動測量中的一個關鍵部分是樣品前處理。拿到現場去檢測和在實驗室檢測的條件不一樣，要求能夠快速、方便，所以樣品前處理過程非常重要。除了前面已講到對氣體監測的兩種樣品前處理設計外，安捷倫在紅外分析方面也有獨到的設計。紅外檢測的樣品前處理方式包括了液體和固體：對于例如油品類粘稠液體樣品的前處理可以將樣品直接滴到一個獨特設計的的樣品池表面，進行直接檢測，測完后擦拭干凈就可以測下一個樣品，而不會帶來樣品間的污染；固體樣品的檢測過程可以實現無損檢測，根據應用需求和樣品質地不同，可方便變換分析探頭，比如文物、油畫鑒定和修復之類的應用，樣品是很名貴的，用戶就很關注無損檢測。

　　軟件——軟件對于移動測量是很重要的。很多做野外檢測的用戶沒有太多分析化學方面的知識，他們更關心檢測結果并希望快速得出結論。如果用戶是用光譜來檢測，解譜的過程是很慢的，而且不是每個人都能解譜的，所以安捷倫在軟件方面投入了很多簡化數據分析的步驟，使界面更直觀。現在安捷倫設計的軟件可以做到用戶不必看到光譜和計算過程，而是測量后直接得出結果。根據不同的應用，安捷倫在軟件上花費了很大的精力、根據應用開發不同的軟件滿足客戶的需求。

　　安捷倫移動測量“家族成員”

　　談到安捷倫的移動測量儀器，幾位介紹了幾種代表性的產品。

　　5975T 車載式氣相色譜/質譜聯用系統

5975T 車載氣相色譜/質譜聯用系統

　　李林博士表示5975T車載氣質是安捷倫中國上海團隊自主研發出來的，從安捷倫現有的低熱容(LTM)技術、質譜技術等ZL技術，并繼承安捷倫5975系列GC/MSD和MSD Chemstation的高分析性能，研發出的第一款真正具有實驗室品質的車載GC/MS——5975T LTM GC/MSD，該項目還獲得了安捷倫公司內部的創新獎提名。5975T車載氣質系統儀器體積縮小38%，重量減少35%，能耗減少46%；采用專用的減震底座設計，抗震性能達到美軍標準，更適合車載和移動的要求。

　　產品詳情：安捷倫 5975T 車載氣相色譜/ 質譜聯用系統

　　本網收錄：安捷倫 5975T 車載氣相色譜/ 質譜聯用系統

　　7667A微型熱脫附儀和手持微吸附氣體采樣器(CTS)

7667A微型熱脫附儀手持微吸附氣體采樣器(CTS)

　　產品詳情：7667A微型熱脫附儀和手持微吸附氣體采樣器(CTS)

　　王剛先生介紹到，安捷倫的車載式氣質聯用儀在環境監測應用方面取得了重大進展，針對流域水、水源水質的監測、環境應急監測項目，國內有許多實驗室都選擇了5975T車載式氣質聯用儀作為他們移動實驗室的主要檢測。但對于環境樣品的移動檢測而言，最大的瓶頸在于樣品前處理，為了適應市場對污染源環境空氣質量檢測的需求，特別是環境空氣中揮發性有機物的快速分析的需求，安捷倫上海工廠最近針對環境空氣樣品采集推出了兩款新型樣品前處理設備，一款是微型手持氣體采樣裝置，通過探頭幾秒鐘就可采集完畢目標氣體樣品，結合車載式氣質聯用儀可以快速完成目標污染源空氣污染物的定性分析；另一款則是全自動微型熱脫附儀，具有離線采樣和在線采樣功能，結合車載式氣質聯用儀則可以實現環境移動監測實驗室對特定監測點污染物的動態定性、定量分析。上述兩款產品將于2013年2月正式上市。上市后，對于安捷倫的環境移動監測解決方案是個很大的補充，極大地豐富了對環境樣品的分析能力。

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　　4100 EXCOSCAN手持式現場測量傅里葉變換紅外光譜儀

4100 EXCOSCAN手持式傅里葉變換紅外光譜儀

　　4100 EXCOSCAN手持式傅里葉變換紅外光譜儀作為安捷倫新一代的手持式傅里葉變換紅外光譜儀，采用了ZL的干涉儀設計，可以廣泛應用在現場及實驗室分析的各個方面。用戶既可以選擇將樣品帶到實驗室進行分析，也可以將儀器帶到現場進行樣品的分析，任何一種方式都可以提供高質量的無損分析。這樣可以將分析不在局限在實驗室，從而達到樣品隨處分析。

　　產品詳情：4100 EXCOSCAN手持式現場測量傅里葉變換紅外光譜儀

　　本網收錄：4100 EXCOSCAN手持式現場測量傅里葉變換紅外光譜儀

　　490微型氣相色譜儀

490微型氣相色譜

　　在線氣體樣品分析中，分析速度是關鍵。由于天然氣依據熱值定價，必須確保給定的熱值的真實性。天然氣公司在密閉輸送中，采用在線分析測定熱值 (BTU值/熱量)。測定組份包括N2, CO2, 和 C1-C5。由于氣體組成每小時甚至每分鐘都在變化，這就要求必須每年365天，每周7天，每天24小時內每3~5分鐘連續分析。安捷倫490 Micro GC具備模塊化設計，設備可靠性高，可用于天然氣管線網絡的在線天然氣分析。

　　產品詳情：安捷倫490 Micro GC 便攜式氣相色譜

　　本網收錄：安捷倫490 Micro GC 便攜式氣相色譜

　　1220型車載式高效液相色譜

1220型車載式高效液相色譜

　　安捷倫德國新近研發的車載式高效液相色譜則是為了滿足中國市場的需求，該產品同樣滿足“獲得和實驗室分析同樣結果”的核心設計理念。安捷倫正在與中國食品藥品安全檢測相關部門展開合作，就移動式食品安全、藥品安全快速篩查提供相應解決方案，為藥品、食品安全等現場快速檢測應用領域帶來更快、更準的移動測量解決方案。

　　產品詳情：安捷倫1220型車載式高效液相色譜

　　本網收錄：安捷倫1220型車載式高效液相色譜

　　安捷倫移動測量設備應用于各個領域

　　安捷倫移動測量設備已經應用甚廣，小到天然氣和空氣中揮發性有機物的檢測，大到航空航天材料的分析，安捷倫手持式、便攜式和車載式的各種移動設備幾乎遍及全球。

　　氣體檢測——省時、省力、人性化

　　工廠廢氣排放的監測有些住在工廠周邊的居民經常聞到臭味兒，要求有關部門到附近進行空氣質量的檢測。如果檢測人員到現場將氣體取回實驗室測，可能空氣中的一些物質成分會發生改變；或者，當有關部門接到報案，再到現場去取樣測量，工廠已關掉廢氣排放閥門，這樣依然測不到工廠排出的氣體。所以，有客戶要求在工廠周邊放置一個移動實驗室，可進行移動式快速的檢測。安捷倫根據客戶的需求開發出相應檢測方案：人可以拿著手持式氣體采樣富集裝置快速采樣，再利用移動車上的樣品直接進樣桿和車載氣質測定；或者采用微型熱脫附車用在線采樣裝置結合車載式氣質，在污染源附近，進行實時檢測。

　　能源氣體的應用隨著能源的不斷開發，天然氣的使用越來越普遍，而天然氣的組成和熱值是計量天然氣質量的基礎。安捷倫推出的Micro GC占地空間小、消耗能源少，具有非常快的分析速度，單個樣品分析時間甚至可按秒計算，它可以直接安裝在天然氣輸送管網系統上進行在線分析，或可以攜帶到氣站去直接檢測。

　　石油勘探和煤礦安全的應用石油勘探中錄井氣成分的分析可以為勘探工作提供必要的基礎數據，這時需要在勘探現場進行樣品的快速分析并得出結果；另外在煤礦安全方面，若發生瓦斯爆炸，需要第一時間開展救援活動，在判斷是否能夠到井下進行救援時，要求能夠非常快速檢測礦井氣體是否安全，分析速度要求在一分鐘以內。安捷倫的Micro GC都能夠滿足以上檢測的要求。

　　液態和固態樣品檢測——應用于污染物現場檢測和食品真偽鑒別

　　目前生物柴油的使用越來越廣泛，但不同的發動機對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，同時生物柴油本身的質量控制等這些檢測使用便攜式紅外都可以方便地檢測。另外便攜式紅外在油品檢測方面的應用是潤滑油用過油的趨勢分析，大型機械、高鐵、船舶等需要使用大量潤滑油，但何時更換這些使用過的潤滑油則對這些企業的運行成本有很大的影響，通過潤滑油用過油的趨勢分析則可以有效地掌握潤滑油更換的周期，最大限度地提高該類企業潤滑油的使用效率。安捷倫的便攜式紅外在潤滑油用過油的趨勢分析方面有完整的檢測方案，是這類分析應用的最佳選擇。

　　安捷倫車載式氣質的最初應用主要集中在國土安全分析和農產品中農殘分析，隨著國內對環境污染事件應急監測需求的增加，結合適當的樣品前處理技術，車載式氣質對環境中氣體和水中的污染物檢測方面的應用在迅速擴大。Graham先生談到一個具體案例：“環境部有關污染物控制的應急監測能力建設項目中，需要配置頂空進樣接車載式氣質測定地表水和水源水的有機污染物污染物，安捷倫在這個項目中贏得了很多的用戶，主要是通過在用戶現場做樣贏得客戶信任的。在移動檢測車經過長途跋涉、上千公里路程到達用戶現場立即開機做用戶提供的樣品后，用戶看到所得的實驗數據從線性、重復性和準確性等方面都可以與實驗室儀器所得的結果相比較，所有用戶對這些車載式儀器都非常認可。因為這些實際結果，很多用戶才選擇了我們的儀器。”

　　另外，隨著對高檔食品打假的需求越來越大，安捷倫公司與馬來西亞的客戶合作開發了利用手持式紅外對燕窩的真假進行鑒別的分析解決方案，建立了很大的數據庫，用戶可以直接利用手持式紅外對燕窩樣品進行掃描，儀器既可給出燕窩樣品真假的判斷。新的解決方案不但降低了樣品成本，也提高了檢測速度。

　　無損檢測技術——讓樣品“毫發無傷”

　　如果說紅外檢測已經將無損檢測推向了極致，那么安捷倫的手持式紅外光譜儀則是移動檢測與無損檢測的完美結合。

　　Graham介紹了安捷倫公司與波音787公司合作的一個項目：“波音787”飛機上使用了大量的復合材料，在飛行過程中飛機會遭到雷擊、強光等熱損傷，復合材料表面的熱損傷程度與復合材料的強度有緊密聯系，然而如果等到熱損傷的程度可以在顯微鏡下看到時，這些復合材料已經到了要破碎的邊緣。進過與波音公司三年的合作，利用手持式紅外技術檢測復合材料的熱損傷可以進行復合材料強度下降的早期診斷，并及時修補。目前，4100型手持式紅外光譜儀已經寫入波音787飛機的維修手冊，作為波音787飛機維護的必備設備。

　　安捷倫移動測量無損檢測設備還可以用于風能發電機上大型復合材料葉片損傷修補情況的檢測；文物保護和油畫的鑒定、修復；油氣管路上油漆噴涂質量的檢測；化學武器的核查；爆炸物的檢測；邊境違禁藥物的快速篩查等。安捷倫也與上海803刑偵研究所合作，開發出火災現場的移動檢測方案，可在現場快速定性分析，判斷造成火災的原因。

　　安捷倫移動測量設備給用戶帶來的好處：

　　1，將儀器帶到現場去檢測

• 可以在現場幫助快速決策、執法提供更準確信息；
• 解決應急監測對準確實驗數據的需求；
• 解決偏遠地區的檢測需求；
• 彌補固定實驗室的不足；
• 沒有樣品降解，測量結果更準確。

　　2，樣品前處理快速、簡單

　   3，客戶可根據需求自定義不同的移動測量設備

　　4，安捷倫移動測量設備的檢測結果可以與實驗室檢測結果相媲美

　　移動測量市場發展迅速——未來再接再礪

　　李林博士表示，SDI近期的統計預測表明：不包括將現有的實驗室儀器用在移動測量上，以及現有的試劑盒產品，全球移動測量儀器的市場規模是年銷量6 ~ 8億美元，并將在近幾年有較高的增速。實驗室儀器將在比較高的個位數上增長，移動測量儀器的增長則是雙位數的。

　　如何面對國產移動監測儀器發展可能帶來的市場沖擊

　　近年來，國產移動監測儀器層出不絕，比如工信部曾要求做一種質量檢測車，在車上一定要用國產的儀器，面對這種沖擊，李林博士表示幾點：(1)這種挑戰對安捷倫是一直存在的。首先，應該按照應用的不同讓客戶自己來選擇需要的儀器。如果國產儀器能夠滿足用戶的應用和質量要求，進口和國產的產品完全可以在一個平臺上平等競爭。(2)十年來國產科學儀器的進步和巨大變遷，在技術水平上有了很大的提高，性能上也提高了不少。但國外先進儀器相比國產儀器在質量上還有一定程度的領先，尤其是移動測量對儀器的穩定、可靠性等指標要求更高，比實驗室的要求還高。(3)保護民族產業的精神是值得支持的。

　　與其它廠商加強合作

　　與其它廠商加強合作也是安捷倫在中國的發展戰略之一，尤其是與中國一些做設備集成的公司合作。如石化行業的在線監測，需要提供專用軟件、防爆等方面的技術，安捷倫會通過與其它設備集成商合作來滿足客戶的需求。未來，安捷倫會根據市場用戶的需求，根據不同的技術選擇不同的合作方式，不斷擴大戰略合作伙伴，更好地滿足用戶的需求、滿足中國市場的需求。

　　用戶的需求決定未來的投資方向

　　未來，安捷倫將會繼續根據用戶的真正需求投資、開發新產品和解決方案。安捷倫也會從中國重點關注的應用市場(如能源環境、材料、食品藥品安全等方面)考慮，開發出更豐富的、更適合于中國市場需要的新產品。上海的團隊是促進中國戰略發展很重要的一部分。總體上，安捷倫在移動測量方面的發展是迅速的，未來仍需再接再勵。