一、行业发展概述
质谱仪又称质谱计,是分离和检测不同同位素的仪器,主要是通过测量带电粒子的质量进而对物质进行定性和定量分析,被高能电子流等轰击的样品分子失去了电子,变为带正电荷的分子离子和碎片离子,这些不同离子具有不同的质量,在磁场的作用下到达检测器的时间不同,其结果为质谱图。质谱仪的基本组成包括进样系统、离子源、质量分析器、检测器、真空系统和计算机控制与数据处理系统等。
资料来源:观研天下整理
根据观研报告网发布的《中国质谱仪行业发展趋势分析与未来投资预测报告(2022-2029年)》显示,质谱仪按应用范围分为、和,其中有机质谱仪根据核心部件质量分析器的不同,又可以分为飞行时间质谱仪、四极杆质谱仪、离子阱质谱仪、离子回旋共振质谱仪、磁质谱仪等类型;按分辨本领分为高分辨、中分辨和低分辨质谱仪;按工作原理分为静态仪器和动态仪器。
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由于具有通用性,以及更高分辨、更高灵敏、更高通量和更高准确度的特性,而在工业生产过程中,质谱仪的应用可以生产出更高质量的产品;同时在食品、环境等领域,受检测监管趋严,质谱仪的应用普及度持续提升是大势所趋。但目前质谱仪技术壁垒高,属于高端实验分析仪器,有“皇冠明珠”的美称,进口依赖度较高,国产替代空间较大。
二、行业发展现状
近年来得益于高灵敏度等优势,质谱仪被广泛应用于食品安全、药物分析等领域,产品需求量急剧增长,且需求增显著高于全球平均水平。有相关数据显示,数据显示,2014-2020 年我国质谱仪总需求规模 CAGR 达到 20.2%,远高于全球 7%的平均水平,约占全球总规模的 1/3。预计随着我国经济的不断发展,环境污染、食品安全、医疗健康等问题日益突出,对发展高端科学仪器提出了迫切需求。质谱仪作为高端科研仪器在各个领域的使用越来越广泛,我国市场对质谱仪器的需求有望保持较高增速。
随着市场需求的急剧增长,我国质谱仪市场也呈现快速增长态势。数据显示,2020年我国质谱仪行业市场规模达142.2亿元,同比增长11.3%。到2021年,我国质谱仪市场规模约150亿元左右,约占全球市场30%左右。
数据来源:观研天下整理
目前我国质谱仪市场主要以四极杆质谱仪为主,占比最高达到 70%;其次为飞行时间质谱,占比20%。
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三、市场竞争情况
我国质谱仪产业发展起始于 20 世纪 50 年代中期,随着国内核工业的发展,我国第一台同位素质谱仪于 1963 年北分厂研制成功。但此后一直到上世纪 80 年代,我国质谱仪市场基本被进口仪器所垄断。改革开放以后,我国开始从国外引进质谱等相关技术,国内民营企业取得较快发展,但在国际竞争中仍然处于弱势地位。
但自21 世纪以来,随着质谱仪市场的迅速增长,高等院校、科研院所、留学归国 人才加速推动国产质谱仪的研发,逐渐在质谱核心技术及质量分析器等核心零部件上取得突破。同时随着以禾信仪器和谱育科技(聚光科技子公司)为代表的国内质谱仪领先企业经过多年研发积累,技术进步较快,竞争实力不断增强,与国际巨头的技术差距不断缩小,市场份额提升较快,国产替代空间较大,国产化进程也在不断加快。2006 年,东西分析推出国产首台商用四极杆气质联用仪 GCMS3100,标志着国产质谱仪器开始进入市场。2019 年 7 月,国家重大科学仪器设备开发专项 2011 年首批启动项目——“三重四极杆串 联质谱系统的研制及其在痕量有机物分析中的应用(2011YQ060084)”完成综合 验收。经过近些年的快速发展,目前我国国产质谱的产品种类已从单四极杆拓展到离子阱、飞行时间质谱、三重四极杆质谱,从实验室台式质谱拓展到在线、车载、便携式质谱等。
近年来随着质谱仪国产品牌逐渐发力,研发进程加快,不断推陈出新,国产品牌竞争力逐渐加强,进口依赖度开始呈现下降趋势。有数据显示,2020年我国质谱仪进口依赖度从 2014 年的 95%降至74%。这也侧面反映出我国国产仪器在随着市场的扩大也在不断发展,与进口设备竞争国内市场。目前我国已经出台多项政策支持国产仪器采购,未来仪器进出口市场将会出较大变化。有数据显示,2021年1-11月,我国质谱仪出口数量为91520台,而进口数量只有8958台。
数据来源:海关总署,观研天下整理
但从进口金额来看,目前我国质谱仪国产产品多为中低端产品,而高端产品进口依赖度较大。其实一直以来,我国国内高端质谱仪市场被国际行业巨头垄断。这主要因为我国质谱仪行业起步较晚,在该领域的研发、产业化及应用技术水平均落后于西方发达国家,国内掌握质谱仪所涉及的原理、模拟、计算、设计、工程化、工艺化、生产、应用开发及维护等各环节专业技术的专业类公司较少。据统计,2021年1-11月我国质谱仪进口金额为7.29亿美元,出口金额为10.93亿美元。
数据来源:海关总署,观研天下整理
三、行业发展趋势
一、 质谱仪是 IVD 领域未来重要发展方向
质谱诊断比传统诊断技术更具灵敏性、 特异性和准确性且具有高通量、高效率和低成本的优势,质谱技术可在单次诊断 中同时系统精确地检测出几十个甚至上百个生物标记物并可检测出多种传统诊断 技术无法检测到的生物标记物如激素类小分子标记物等,在临床检验中的应用主 要涉及临床生化检验、临床免疫学检验、临床微生物检验以及临床分子生物诊断等多方面。
二、精准医疗趋势下组学检测需求是质谱仪推广的重要动力
目前常用的 PCR 技术每次只能检测单一指标,获得信息不全,无法帮助 医生做出正确临床决策;二代测序技术操作复杂、成本高、周期过长,且存在一定程度的过度诊疗,难以适应医保控费政策。因此精准医学的发展目前仍局限于 北上广深等一线城市,难以下沉,质谱分析可以一次量化分析多组分,对组织、 体液或细胞培养的数千种蛋白质和生物活性代谢物,可全面或有针对性的检测定 量,直至超痕量水平,从而构建精细的基因组学、转录组学、蛋白质组学、脂质 组学和代谢组学等图谱,提供大数据基础,进而赋能精准医疗、药物开发、检测 诊断领域。
三、国内制药领域质谱市场空间约 70 亿元,渗透空间大
质谱仪的不断改进推动了高分辨率质谱(HRMS)在世界各地实验室 的渗透和推广。HRMS 的能力和相关优势使其成为分析物表征筛选和定量方法的 宝贵分析工具,在药物发现和开发 中广泛应用。据国家统计局统计,截至 2021 年 12 月中国制药企业共 10511 个,随着国 产制药标准提高,假设 2025 年质谱仪渗透率达到 30%,其中前 10%药企的平均 配备质谱价值为 3000 万元,中间 10%药企的平均配备质谱价值 1500 万元,后 10%药企平均配备质谱价值 800 万元,则统一按 8 年折旧期计算药企贡献质谱仪 市场将达到 70 亿元。
四、政策推动国产质谱行业高质量发展,
随着政策大力支持研发和采购,国产将破冰高质谱市场。近年来国家为推进国产质谱行业高质量发展,持续加大政策扶持力度。例如《产业 关键共性技术发展指南》将“质谱分析检测技术”明确列为具有应用基础性、关 联性、系统性、开放性等特点的产业关键共性技术,优先发展;《战略性新兴产 业分类》将“实验分析仪器制造”列入“高端装备制造业”行业大类;《加强 “从 0 到 1”基础研究工作方案》将加强重大科技基础设施和高端通用科学仪器 的设计研发,聚焦高端通用和专业重大科学仪器设备研发、工程化和产业化研究, 推动高端科学仪器设备产业化快速发展;“十四五”规划,明确提出要加强高端科研仪器设备研发制造等。
五、政府采购政策有望打破进口质谱粘性
据了解,质谱仪的定位为重质量,轻成本,难以通过成本优势和效率优势直接实现替代。目前我国国内质谱市场中,40%需求通过政府招采环节,包括医院、科研院所、政府机构等。在此因素下,国家发布了《科学技术进步法》,明确指出:1)对于科技创新产品、服务,在功能、质量等指标能够 满足政府采购需求的条件下,政府采购应当购买;2)首次投放市场的,政府采 购应当率先购买,且不得以商业业绩为由予以限制;3)政府采购的产品尚待研 究开发的,通过订购方式实施。随后2021 年 5 月明确规定了政府机构(事业单 位)采购国产医疗器械及仪器的比例要求,如序号 203 高效液相色谱串联质谱仪审核建议配比采购本 国产品比例达到 25%。由此在上述政策的实施下,我国质谱仪市场有望打破进口质谱粘性。
六、定制化产品服务开辟国产替代新道路
在进口垄断下,小型质谱结合定制化服务可打破客户粘性,率先成为国产替 代突破口。质谱应用范畴广泛,应用场景多元,催生了非标准化质谱需求,以提 高质谱使用可行性和便捷性。例如中国计量院完成的“小型质谱仪关键技术创新及整机研制” 获得 2010 年度 国家科学技术进步奖二等奖,成功研制出实验室质谱、车载质谱、生物质谱和小 型便携质谱等质谱仪及其研发技术平台。由于质谱检测场景的多元化,应用端的 质谱需求通常要适应各类检测情境,有定制化服务需求,而且相对标准仪器需求 更分散,是海外厂商的研发和服务真区。(WW)
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