科學儀器設備是科學研究和技術創(chuàng)新的基石。2022年9月，國產(chǎn)質譜儀迎來好消息。由中國計量科學研究院院長方向領銜研制的“液相色譜串聯(lián)質譜系統(tǒng)”獲批我國醫(yī)療器械注冊證。

該系統(tǒng)主要由液相色譜儀、四極桿—線形離子阱串聯(lián)質譜儀和配套軟件組成，這也是我國首臺基于離子阱質譜實現(xiàn)醫(yī)療器械注冊的自主創(chuàng)新質譜儀器。

質譜儀是按照離子的質荷比不同，分離不同的帶電粒子并進行分析的一種精密、高效的多功能分析儀器。它根據(jù)帶電粒子在電磁場中能夠偏轉的原理，按原子、分子或分子碎片的質量差異將物質進行分離、檢測物質成分。質譜儀應用范圍非常廣。在食品、環(huán)境、臨床、藥物、國家安全等領域，它都因在分析檢測過程中準確的定性和定量能力而備受青睞。近幾年，全球市場對質譜儀的需求增長超過10%，中國市場的需求增長率更是遠高于這一數(shù)字。

然而，長期以來，我國的質譜儀存在核心技術不足、“空心化”現(xiàn)象。“面對我國經(jīng)濟社會發(fā)展的需求，迫切需要研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的質譜儀器。”方向說。

方向長期從事質譜理論及儀器工程技術和化學、生物測量技術研究，他深知，研發(fā)自主可控的質譜儀，關鍵在于自主研制高水平質量分析器、高效離子源等核心部件和穩(wěn)定的系統(tǒng)集成。近二十年如一日潛心科研，研發(fā)團隊實現(xiàn)了多個創(chuàng)新。圍繞質譜核心技術創(chuàng)新和整機工程化，團隊先后攻克了高水平四極桿質量分析器、離子阱質量分析器、高效離子源、高性能射頻高壓電源、專用模塊化測控系統(tǒng)等多個關鍵部件和核心技術，突破了可靠性、電磁兼容、電氣安全、環(huán)境適應性、軟件智能化等工程技術難題，實現(xiàn)了系列高可靠關鍵部件模塊和質譜整機的工程化和產(chǎn)業(yè)化，整機性能指標達到國內領先水平。

尤其是在離子阱高準確定量方面，團隊提出了四極場預分離和氣相離子選擇性富集新技術，實現(xiàn)目標子離子定向富集，有效降低了離子阱內空間電荷效應，將離子阱質譜儀的定量準確性發(fā)展到與國際“金標準”三重四極串聯(lián)質譜同等水平，同時保持了離子分離富集的巨大優(yōu)勢，兼具優(yōu)異準確性和靈敏度。

“通俗地說，離子阱體積小，就像一個陷阱一樣，把離子給囚禁起來，從而實現(xiàn)對離子的同時捕獲、富集和碎裂，而且還可以進行多級碎裂，提升測量準確性。”方向解釋。

目前，該儀器已成功應用于系列生物標志物準確測量，入選中國科協(xié)2022年度優(yōu)秀科研儀器案例。業(yè)界普遍認為，該儀器的獲批，將高端色譜質譜聯(lián)用儀全面國產(chǎn)化進程向前推進一大步，開辟了我國質譜儀器自主研發(fā)整體實力與國產(chǎn)化飛躍發(fā)展新局面。（來源：《科技日報》2023年3月7日07版，記者：付麗麗）