不仅仅是“烧钱” 科学仪器小型化没那么简单

近日，日本岛津制作所推出了一款长宽高皆为30多厘米、重量低至25千克的台式质谱。它能够详细解析糖类分子链状物糖链、蛋白质等分子结构，即便是狭窄的实验室、研究所也可以轻松使用。值得一提的是，该仪器所用的离子化技术，由岛津研究员、诺贝尔化学奖得主田中耕一研发。他希望，这款小型仪器可以帮助研究人员轻松分析，解决操作难题。
 

 
　　有别于二三十年前，科学仪器总是以大型、精密、娇贵的特点呈现在大众面前。近年来，科学仪器逐渐向智能化、化、小型化、联用化方向发展，越来越多研发者倾向于将仪器产品设计得更加小型便携。其主要目的在于，满足用户的三大需求：
 
　　其一，实验室空间，为仪器设备留存的空间有限，小型化仪器能够提高空间利用率。相比于大型仪器，这种小个头的仪器设备日常维护也会相对省力一点。其二，不管是日常的现场检测工作，还是航天军事等特殊领域，体积小、重量轻的仪器更容易携带和使用。譬如，航天器的空间有限，能搭载的物品重量也很有限。如果科学仪器可以尽可能小型化，那么太空研究的可能性就更大了。其三，传统的大型科学仪器都用于政府部门、高校院所、企事业单位等场合，小微企业或者个人很难承担得起昂贵的费用。小型仪器的研发方向是节约成本、降低价格，有望满足预算有限的用户。
 
　　不过，仪器小型化的道路并不好走。即便是供职于岛津的诺贝尔奖获得者，也花费了不少心血去研发一款小型的台式质谱仪。日本滨松在推出指尖大小的微型光谱仪之前，也花了10年的时间去沉淀技术。一步步从掌上，缩小至指尖，力争尺寸更小、价位更低。可以看到，一家企业缺少足够的资金和时间投入，是无法研制出真正适用于的小型化仪器。更多的只是跟风宣传，打着小型化的噱头，推出一些功能不完备、性能不、质量不可靠的“小仪器”。尽管这些产品的体型和重量已经满足了用户的要求，但是却远没有大型仪器那么有实用性。
 
　　那么，科学仪器企业应当如何走好仪器小型化之路呢？前面提到的资金与时间投入是*的，因为这是对产品质量的一种保证。在实际研发过程中，企业还需要处理好几大矛盾，避免顾此失彼。
 
　　其一，小型化与功能性之间的矛盾。传统的大型仪器通常拥有完备的功能，可以应对不同科学实验项目的研究要求。想要让仪器同时具备多种功能，势必需要搭载更多配件，这与仪器小型化是相矛盾的。一般来说，功能单一的仪器更容易做得轻巧，更能满足成本低、性价比高的要求。但同时，这种仪器产品的适用面也小，竞争优势并不明显。这意味着仪器厂商需要平衡小型化与功能性之间的矛盾，从角度出发好好斟酌，哪些仪器可以只做好单一功能，哪些仪器需要在保留多功能的基础上尽量小型化。
 
　　其二，小型化与性能之间的矛盾。仪器小型化并不是简单地将传统仪器等比例缩小，也不是无下限地简化结构。结构的简化势必会影响到仪器的性能指标，从检测范围、响应速度、检测精度，到仪器的稳定性、可靠性、*时间等等。这就要求在研发小型化技术的时候，注重仪器性能的保持，甚至在一定程度上提升性能。因为小型化仪器的应用场景并不局限于条件良好的实验室，很多条件一般甚至较为恶劣的环境也需要用到，所以小型化仪器需要拥有更好的环境适应性以及可靠性。
 
　　当然，对于科学仪器厂商而言，研发和生产小型化仪器需要考虑到的一个重要问题还是成本。资金充裕的企业经得起“烧钱”，但是也不会希望研发出一款并不受欢迎或者经济效益不高的产品。所以说，有别于升级原有产品或者研发新产品，仪器小型化对企业的挑战往往更大。能否下定决心做好仪器创新，愿不愿意摈弃熟悉的技术框架，将是小型化的关键。