流動(dòng)分析技術(shù)（Flow Analysis）是20世紀(jì)50年代開(kāi)發(fā)的一種濕化學(xué)方法，最初應(yīng)用于生化分析，可顯著降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高檢測(cè)效率；整個(gè)檢測(cè)過(guò)程由儀器自動(dòng)完成，精密度比手工檢測(cè)更高。
隨著“國(guó)潮興起”，國(guó)產(chǎn)流動(dòng)分析儀打破了國(guó)外產(chǎn)品的質(zhì)量和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，使得流動(dòng)分析檢測(cè)成本大幅度降低，為我國(guó)水質(zhì)及環(huán)境監(jiān)測(cè)多點(diǎn)布局提供了技術(shù)保障，并廣泛應(yīng)用于食品檢測(cè)、臨床化驗(yàn)、藥物分析、材料檢測(cè)等領(lǐng)域。下邊，我們就流動(dòng)分析技術(shù)的前世今生及主要廠商產(chǎn)品的情況，為大家做一個(gè)分享，為大家選擇儀器時(shí)做一個(gè)參考。
兩種流動(dòng)分析方法的主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)
快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)化、在線是現(xiàn)代分析儀器的發(fā)展方向。流動(dòng)分析技術(shù)是將復(fù)雜的化學(xué)分析操作過(guò)程如消解、蒸餾、萃取、透析及離子交換等技術(shù)組合到流路體系中在線完成，將原來(lái)化學(xué)分析中間歇的手工操作自動(dòng)化；在平衡或非平衡狀態(tài)下，用各種測(cè)量手段高效率地完成試樣的在線處理與定量測(cè)定，使一些反應(yīng)過(guò)程復(fù)雜、檢測(cè)條件要求苛刻及操作繁瑣的分析方法變得簡(jiǎn)單易行，形成的測(cè)定方法。目前主流的流動(dòng)分析技術(shù)分別為氣泡間隔連續(xù)流動(dòng)分析（Segmented Continuous Flow Analysis，SCFA。國(guó)內(nèi)稱為連續(xù)流動(dòng)分析，即CFA）與流動(dòng)注射分析技術(shù)（Flow Injection Analysis, FIA），兩者遵循的化學(xué)反應(yīng)原理相同，區(qū)別在于儀器技術(shù)原理與適用范圍。
首先，讓我們從這兩種流動(dòng)分析技術(shù)的前世今生說(shuō)起，了解每種分析方法的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：
連續(xù)流動(dòng)分析 (CFA)
1957 年，美國(guó)的Technicon公司的工程師Skeggs提出了連續(xù)流動(dòng)分析方法，該技術(shù)第一次把分析試樣與試劑從傳統(tǒng)的試管、燒杯容器中轉(zhuǎn)入管道中，試樣與試劑在連續(xù)流動(dòng)中完成物理混合和化學(xué)反應(yīng)。20世紀(jì)60-70年代，CFA在西方得到過(guò)一定程度的普及。
CFA的反應(yīng)過(guò)程如下：通過(guò)蠕動(dòng)泵壓縮不同內(nèi)徑的彈性泵管,將取樣器自動(dòng)吸取的樣品和試劑按比例吸入管路系統(tǒng)中并在一定條件下混勻、分離干擾物,保溫反應(yīng)，顯色全后測(cè)吸光度，用峰高定量，計(jì)算機(jī)處理分析結(jié)果。
分析過(guò)程中注入空氣或氮?dú)鈿馀?，將樣品流分隔成不同的片段流，每段發(fā)生相同的反應(yīng)提高分析精度。氣泡的引入起到了間隔和清洗作用，降低了樣品之間的交叉污染，并獲得足夠長(zhǎng)的時(shí)間使化學(xué)反應(yīng)全，從而確保了好的靈敏度和精度。適用范圍廣泛。反應(yīng)條件的微小變化，如：溫度、流速、時(shí)間等，不會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。
圖1 連續(xù)流動(dòng)分析原理圖
流動(dòng)注射分析 (FIA)
流動(dòng)注射分析是基于連續(xù)流動(dòng)分析技術(shù)建立的一項(xiàng)新技術(shù)。丹麥科學(xué)家Ruzicka和Hansen于1975年提出了流動(dòng)注射分析，以滿足樣品量稀少、試劑昂貴、快速分析的市場(chǎng)檢測(cè)需求。
FIA把一定體積的試樣注入到一個(gè)連續(xù)的、無(wú)氣泡間隔的載流中，保證混合過(guò)程與反應(yīng)時(shí)間的高度重現(xiàn)性，在非平衡狀態(tài)下高效率地完成了試樣的在線處理與測(cè)定，打破了幾百年來(lái)分析化學(xué)反應(yīng)必須在化學(xué)平衡條件下完成的傳統(tǒng)。
FIA的分析過(guò)程是將樣品與試劑按照特定的順序和比例混合，在非全反應(yīng)的條件下進(jìn)入流通池進(jìn)行比色，用峰高或峰面積定量；試樣與試劑雖然不全混合，但只要流速和留存時(shí)間全一致，依然可得到重現(xiàn)性良好的分析結(jié)果。FIA反應(yīng)速度快，可以在＜1min時(shí)間內(nèi)完成對(duì)水質(zhì)樣本的分析；而且FIA系統(tǒng)的反應(yīng)管路較細(xì)，可以滿足進(jìn)樣量小的要求，但儀器設(shè)計(jì)精密、復(fù)雜，對(duì)反應(yīng)條件要求嚴(yán)格。作為一種新興的技術(shù)，F(xiàn)IA雖然對(duì)檢測(cè)樣本和檢測(cè)環(huán)境要求相對(duì)嚴(yán)格，但瑕不掩瑜，毋庸置疑FIA在流動(dòng)分析流域的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景。值得一提的是，F(xiàn)IA國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要是國(guó)產(chǎn)品牌，價(jià)格較低，性價(jià)比高，
圖2 流動(dòng)注射分析原理圖
兩種流動(dòng)分析技術(shù)的特點(diǎn)與區(qū)別
下邊，就兩種流動(dòng)分析技術(shù)的特點(diǎn)和區(qū)別，做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹：
樣品注射方式和管路
圖3 CFA注入方式
CFA把樣品和試劑通過(guò)蠕動(dòng)泵帶動(dòng)直接轉(zhuǎn)到管道中，對(duì)樣品類型和試劑要求不高，適用面相對(duì)較廣，樣品和試劑在連續(xù)流動(dòng)中全物理混合與化學(xué)反應(yīng)。使用的管路較粗（≥1mm）。
圖4 FIA注入方式
FIA把一定體積的樣品通過(guò)進(jìn)樣閥加入到無(wú)氣泡的流動(dòng)試劑中，利用混合過(guò)程與反應(yīng)時(shí)間的重現(xiàn)性，在非平衡狀態(tài)下完成樣品的在線測(cè)定。FIA管路較細(xì)（≤1mm），系統(tǒng)壓力無(wú)需太高，同時(shí)可以節(jié)約試劑和樣品消耗，但管路細(xì)也帶來(lái)了檢測(cè)前處理的更高要求。
是否引入氣泡
圖5 CFA注入氣泡分散情況
CFA注入空氣氣泡，使反應(yīng)更加直觀，利于觀察操作的正確性；氣泡之間形成微循環(huán)，加快全反應(yīng)進(jìn)程和減少樣品殘留、避免了樣品間的擴(kuò)散與帶過(guò)，提高分辨率。氣泡間隔大大降低了管路的壁源效應(yīng)，降低了攜帶污染。氣泡間隔可以獲得足夠長(zhǎng)的時(shí)間和使用大的反應(yīng)管內(nèi)徑使化學(xué)反應(yīng)全。一般來(lái)說(shuō)，氣泡需要在到達(dá)流通池之前去掉（即物理除泡），增加了儀器構(gòu)造的復(fù)雜性。但Seal的產(chǎn)品主要推薦用軟件自動(dòng)識(shí)別，即軟件屏蔽了氣泡經(jīng)過(guò)光度計(jì)時(shí)的信號(hào)。
FIA沒(méi)有氣泡會(huì)造成樣品散開(kāi)，對(duì)生產(chǎn)廠家在儀器設(shè)計(jì)的精密性提出更高的要求。
圖6 FIA無(wú)氣泡分散情況
反應(yīng)是否全
圖7 兩種流動(dòng)分析檢測(cè)點(diǎn)
由上圖可知，CFA是全反應(yīng)后的穩(wěn)態(tài)檢測(cè)，反應(yīng)流中的物質(zhì)濃度是穩(wěn)定的，不隨時(shí)間變化而改變，穩(wěn)態(tài)是流動(dòng)分析達(dá)到高穩(wěn)定性和靈敏性的重要因素，與傳統(tǒng)化學(xué)分析的平衡體系一樣，這個(gè)時(shí)候測(cè)量的是最大吸光值，低濃度分析靈敏度好，樣品的空白和混濁影響很低。但達(dá)到穩(wěn)態(tài)是需要時(shí)間的，這在一定程度上影響了CFA的檢測(cè)效率；FIA拋棄了傳統(tǒng)的建立在平衡體系基礎(chǔ)上的穩(wěn)態(tài)概念，樣品在檢測(cè)時(shí)尚未達(dá)到化學(xué)和物理的平衡，是非全反應(yīng)的非穩(wěn)態(tài)檢測(cè)，通過(guò)控制流速和留存時(shí)間及環(huán)境溫度來(lái)獲得穩(wěn)定、快速的檢測(cè)結(jié)果；但FIA短的反應(yīng)時(shí)間容易造成低濃度測(cè)值不可靠；而樣品的背景干擾和混濁也會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。
流動(dòng)分析儀的市場(chǎng)預(yù)測(cè)
在應(yīng)用領(lǐng)域，流動(dòng)分析儀是在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器的必要補(bǔ)充，它可以在實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)確、快速對(duì)不同水樣進(jìn)行分析檢測(cè)。
連續(xù)流動(dòng)分析和流動(dòng)注射分析各有特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，不分仲伯，以滿足不同細(xì)分領(lǐng)域的技術(shù)檢測(cè)需求。
根據(jù)“中國(guó)政府采購(gòu)網(wǎng)”發(fā)布的中標(biāo)信息顯示，不全統(tǒng)計(jì)，在過(guò)去的半年里，有800多個(gè)政府采購(gòu)項(xiàng)目發(fā)布了關(guān)于流動(dòng)分析儀（包括CFA和FIA）的招標(biāo)公告，涉及水質(zhì)監(jiān)測(cè)（包括自來(lái)水公司和水文局）、環(huán)境監(jiān)測(cè)、高校、疾控中心、煙草、土壤、植物、肥料、紅酒、啤酒、食品、醫(yī)院等分析領(lǐng)域。這里不包括第三方采購(gòu)數(shù)據(jù)。
2020疫情之下，流動(dòng)分析儀市場(chǎng)比較火爆，各級(jí)疾控采購(gòu)了不少儀器。但在一般情況下，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的年銷售量大約是1000臺(tái)（模塊）左右，銷售額在2~3個(gè)億以上，市場(chǎng)還會(huì)再進(jìn)一步發(fā)展擴(kuò)大。我國(guó)流動(dòng)分析儀器市場(chǎng)目前僅被少數(shù)幾個(gè)國(guó)外品牌和國(guó)產(chǎn)品牌所占有，目前國(guó)內(nèi)品牌的價(jià)格平均三四十萬(wàn)/臺(tái)，而進(jìn)口品牌平均價(jià)格七八十萬(wàn)/臺(tái)。
流動(dòng)分析技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)
建立流動(dòng)分析儀器的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是推動(dòng)我國(guó)流動(dòng)分析儀器市場(chǎng)健康發(fā)展的必然需求。
近十年來(lái)，流動(dòng)分析技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂在有條不紊地持續(xù)進(jìn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，已頒布流動(dòng)分析技術(shù)相關(guān)的推薦標(biāo)準(zhǔn)有30余項(xiàng)，涉及國(guó)家（推薦）標(biāo)準(zhǔn)和方方面面的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括：GB/T（主要針對(duì)肥料和食品）、SN（出入境）、HJ（環(huán)境）、NY（農(nóng)業(yè)）、YC（煙草）、EJ（核）、SL（水利）、YS（有色）、CJ（城建）、（HY）海洋、地方標(biāo)準(zhǔn)（DB）和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)（T），以及ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）。
目前頒布的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)兩種流動(dòng)分析技術(shù)有所側(cè)重。如，中科院發(fā)布的《中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)與分析標(biāo)準(zhǔn)方法》推薦使用連續(xù)流動(dòng)分析方法（即書(shū)中提及的各類自動(dòng)比色法），該標(biāo)準(zhǔn)方法主要用于生態(tài)調(diào)查，在高校和科研單位相關(guān)領(lǐng)域具有一定影響力。此外，今年頒布實(shí)施得2項(xiàng)應(yīng)用于地下水質(zhì)檢測(cè)的DZ（地質(zhì)）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推薦的是流動(dòng)注射在線蒸餾法。環(huán)境監(jiān)測(cè)是流動(dòng)分析儀的主要應(yīng)用領(lǐng)域，HJ行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法支持連續(xù)流動(dòng)-分光光度法和流動(dòng)注射-分光光度法在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用，但流動(dòng)注射技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)有8個(gè)，連續(xù)流動(dòng)分析技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)只有3個(gè)。FIA雖然擁有眾多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但卻缺乏煙草和農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，直接影響了該技術(shù)在這些檢測(cè)行業(yè)的應(yīng)用，相信FIA的生產(chǎn)企業(yè)也在秣馬厲兵為進(jìn)軍這些行業(yè)做標(biāo)準(zhǔn)上的準(zhǔn)備。
值得關(guān)注的是，雖然流動(dòng)分析技術(shù)來(lái)源于生化分析儀，但在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用很少，僅有的應(yīng)用方向是原材料的抗生素等指標(biāo)的檢測(cè)，所以目前尚無(wú)醫(yī)藥行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)頒布。需要有關(guān)部門(mén)牽頭推動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，以規(guī)范該行業(yè)檢測(cè)市場(chǎng)。
更新時(shí)間：2025-12-09
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