科学仪器双周谈:以液相色谱仪为例,深度探讨国产科学分析仪器的研究框架「开源」


分析师:诸海滨 S0790522080007

赵昊 S0790522080002

以液相色谱仪为例

深度探讨国产科学分析仪器的研究框架


#以液相色谱为例看科学分析仪器产业壁垒,核心零部件是国产化关键挑战

本期从“分析仪器”概念出发,介绍以生命科学仪器为主的“科学分析仪器”领域。其中“四大谱”为代表的理化分析仪器相对壁垒较高、国产化率低,值得重点关注。以液相色谱为例(分析型),其零部件壁垒较高,如色谱柱制造涉及复杂材料技术,色谱填料依靠进口;输液泵和进样器的零部件技术及其集成则需要精密制造、机械运动及流体控制领域的积累,精密阀门、密封件、毛细管等较关键;检测器更是涉及了紫外-可见光谱、质谱分析等多元领域的零部件,需要光源、透镜、二极管阵列及质谱离子源等核心部件能力。2023H1赛默飞仅仅色谱与质谱仪器收入几乎与同期国内仪器上市公司整体营收相当,一大关键便是上游核心部件的能力差距,国产厂商应当打好基础,深耕核心技术,方能实现赶超。


#近两周科学仪器板块整体下跌0.3%,PE TTM稳定在38.7X

行情表现上,科学仪器板块近两周(9.16-9.30)整体下跌0.3%,当前总市值为1184亿元,整体波动不大;其中电子测量近两周下跌0.1%,其中蓝盾光电领涨(+5.02%),电子测量板块今年以来涨幅为正;生命科学继续下行,近两周下跌0.8%,弱于科学仪器板块整体,三德科技领涨(+3.05%);电池测试仪器板块上涨0.1%,星云股份领涨(+4.39%)。估值方面,当前科学仪器板块PE TTM为38.7X,其中生命科学PE TTM为39.4 X;电子测量PE TTM为46.4X,是目前估值最高的板块;电池测试估值相对最低,PE TTM为28.9X。


#基金委工材学部征集重大项目建议,多项光谱、色谱相关应用草案发布等

近期各官方机构发布重点政策:1)基金委工材学部征集2024年度重大项目领域建议。2)生态环境部发布《入河入海排污口监督管理技术指南--水质指纹溯源方法(征求意见稿)》,涉及三维荧光光谱仪或者水质指纹溯源仪等仪器。3)仪器仪表学会及药典委发布多项有关光谱、色谱的细分应用草案。


#普源精电首创13GHz国产数字示波器,2022年全国R&D投入增长10.1%等

公司经营管理相关公告:普源精电发布 DS80000 系列高端数字示波器,首次实现国产数字示波器产品带宽达到13GHz;鼎阳科技发布 SDS3000X HD高分辨率数字示波器和新款SDS1000X HD高分辨率数字示波器;中科美菱近四个月收到补助超500万元。资本市场、持股变动相关公告:阿为特北交所即将上市,2023年10月11日进行申购;海能技术宣布1000-2000万元回购。投资者交流相关公告:共11家科学仪器公司发布相关公告,对H1业绩和经营、新产品等情况做出进一步梳理。业内重要新闻:2022年全国科技经费投入统计公报公布,2022年全国共投入研究与试验发展(R&D)经费30782.9亿元,同比增长10.1%;工程院发布“中国电子信息工程科技十四大挑战(2023)”,包括数字领域、信息化、微电子光电子、光学工程、测量计量与仪器、网络与通信等。一级市场方面,楚光三维、凯普瑞生物、博工科技近期获得融资。


#风险提示:下游需求下行、行业政策变化、自主替代不及预期等。

【目录】

1、 写在前面:分析仪器是科研的基石,“四大谱”是亟待突破的瓶颈

2、 液相色谱产业链:核心零部件决定性能,涉及复杂技术整合

2.1、 泵:色谱系统的“心脏”,比例阀、密封件、丝杠等较关键

2.2、 自动进样器:色谱系统执行的“手臂”,六通阀、毛细管等是核心

2.3、 色谱柱:色谱分析的“肾脏”,色谱填料是核心

2.4、 检测器:色谱系统的“眼睛”,光源、透镜、二极管阵列等壁垒较高

2.5、 总结:赶超并非一蹴而就,深耕核心技术才能造就厚积薄发

3、 看行情:近两周科学仪器板块整体下跌0.3%,PE TTM维持38.7X

3.1、 行情动态:科学仪器近两周整体下跌0.3%,电池测试领涨

3.2、 估值动态:板块PE 38.7X,电子测量仪器估值达46.4X相对领先

4、 看政策:多项有关光谱、色谱的标准和应用草案发布等

5、 看公告:普源精电发布13GHz带宽数字示波器,海能技术回购股份

6、 看新闻:2022年全国投入研究与试验发展经费超3万亿元增长10%

7、 风险提示



【阅读原文】 内容详见完整报告

1、写在前面:分析仪器是科研的基石,“四大谱”是亟待突破的瓶颈

科学仪器双周谈系列已经来到第8期,在上一期我们从当前市场表现较好的电子测量仪器开始,对其全产业链的图景和亮点进行了解析。此前我们划定的“生命科学仪器”是以下游应用为导向的分类方式,而本文将从“分析仪器”的概念出发。介绍其中以生命科学仪器为主的“实验分析仪器”等领域的产业图景。由于分析仪器种类繁多,而理化分析仪器相对壁垒较高、国产化率低,值得重点关注,尤其是“四大谱”相关仪器。因此本文以液相色谱为例,通过对其主要模块及其核心零部件的初步分析,来折射出科学分析仪器的上游壁垒及其国产化困境。

从液相色谱的产业链图景来看,理化实验分析仪器的上下游特点均较为突出。

一是零部件方面,与电子测量不同,实验分析仪器往往不需要繁多的电子类部件,但零部件壁垒同样较高,以分析型液相色谱为例,其色谱柱制造涉及复杂材料技术,输液泵和进样器的零部件技术及其集成则需要精密制造、机械运动及流体控制领域的积累,检测器更是涉及了紫外-可见光谱、质谱分析等多元领域的零部件,国产厂商目前往往只能在其中部分领域实现自主,而且大量细分零件目前仍需要进口,实现完全自主生产还需要一段时间积累。

二是下游方面,这类实验分析仪器的“研发属性”较强,常见于需要分析物质成分和性质的生物化学等各类实验室以及药企、食品企业等研发检验场景,因而需要严格的标准化规范化和高度的一致性、稳定性要求,而这方面正是国产仪器厂商欠缺的能力之一;而且随着医药等领域对整体解决方案需求的日益复杂,包括多领域技术的联用、在线分析等方面仍然缺少经验和积累,全球龙头公司优势较大。

因此,我们需要密切跟踪国产厂商的业务发展以及布局进化等情况,从而能把握国产仪器积累“量变到质变”的关键节点。

2、液相色谱产业链:核心零部件决定性能,涉及复杂技术整合

色谱仪是理化分析仪器的细分类别之一,自20世纪80年代开始,色谱即取代光谱成为最主要的实验室分析方案。色谱分析法简称色谱法或层析法,是一种物理或物理化学分离分析方法,该法利用某一特定的色谱系统(常见的是高效液相色谱(HPLC,High Performance Liquid Chromatography)或气相色谱(GC,Gas Chromatography)等系统)进行混合物中各组分的分离分析,主要用于分析多组分样品。

从本质上看,色谱是一种分离技术,主要目的是对混合物中的目标物进行分离和定量。分离过程呈现为固定相对流动相中携带的样品进行保留,其中流动相是指携带样品流过整个系统的流体,而固定相是在色谱分离中固定不动、对样品产生保留的相,如各类色谱柱填料。而根据流动相种类,色谱分析法可以分为气相、液相、超临界流体、电色谱法等,气相色谱和液相色谱为应用较为广泛的两种色谱仪器;不同色谱法使用的固定相也不同。


液相色谱法是应用较为普遍的色谱方法。与气相色谱不同,液相色谱法对高沸点、强极性、热稳定性差以及具有生物活性物质的分析比较有效。此外,超高效液相色谱仪和高效液相色谱仪的速度、分辨率和灵敏度使它们比较适合与质谱一起使用,从而诞生了医药、临床等行业广泛使用的LS-MS液质联用仪等系统。

分析型液相色谱仪一般由四个主要硬件组成:泵、自动进样器、色谱柱和检测器;其他元件包括溶剂和 CDS 包以及连接毛细管和管道,以便流动相和样品在系统中连续流动。进行液相色谱分析通常包括以下步骤:1)流动相开始流动:泵以指定流速推动洗脱液通过系统。2)样品注入:样品注入流动相后,与流动相一起从注入点流向色谱柱头。3)化合物分离:在色谱柱固定相上, 化合物或分析物因与固定相不同程度的相互作用而分离。4)被分析物检测:从色谱柱洗脱后,分离出的样品成分进入检测器,根据特定性质产生的电信号检测指定的被分析物。检测器测量从色谱柱洗脱后的分析物,色谱数据系统 (CDS) 则转换检测到的信号。5)色谱图生成:CDS进行转换数据,输出色谱图,其中 x 轴表示时间,y 轴表示检测器产生的特定信号。

随着相关技术进步,高效液相色谱仪器逐步成为色谱领域最重要部分之一。按照应用领域和技术类型的不同,液相色谱(LC)仪器还可具体细分为HPLC、UHPLC、LC-MS及制备型LC等类别。前四种类型的零部件模块大体属性相同,而制备型色谱则由于需要收集分离后的不同分析物(如制药等场景),需要馏分收集器等额外部件,对精度要求则往往不如HPLC,这类色谱仪从技术上与分析型色谱没有本质区别,因此本文的讨论主要围绕分析型色谱(尤其以HPLC这一主流应用为主)。

超高效液相色谱(或称超高压液相色谱)的渗透率也逐渐提升。从发展逻辑来看,随着医药等行业不断对色谱分析提出更高要求,而色谱理论认为提高色谱柱的效能(efficiency)就能增加仪器的解析度(resolution),因而需要运用粒径较低的小颗粒色谱柱,但这同时也要求系统承受更高压力(如超过9000psi)、更小系统体积并适应几秒峰宽的高速检测器,因而近二十年更先进的超高效液相色谱系统(UHPLC)得到快速发展。

2004年,沃特世公司推出了基于2微米以下多孔颗粒的超高效液相色谱(UPLC)技术,并将缩写UPLC作为商标,其具有超低扩散体积(小于15μL)从而发挥亚2μm色谱柱的性能; 而其他仪器厂商也推出类似的高端色谱仪器系统并称之为UHPLC,实际与UPLC同属一类,如安捷伦、赛默飞等厂商,一般的UHPLC在制造技术、扩散体积和耐受压力方面都相对HPLC进行了优化,使之能够匹配2.5 3.5μm颗粒度的色谱柱,以颗粒更小的固相实现更高分辨率、缩短整体分析时间。

在简要介绍了液相色谱分析系统的基本概念后,我们接下来以其为例对核心部件做初步的拆解分析,具体包括泵、进样器、阀门、色谱柱、柱温箱、检测器等。


2.1、泵:色谱系统的“心脏”,比例阀、密封件、丝杠等较关键

流动相(溶剂)遇到的第一个硬件是泵。色谱泵以一定的流速将流动相从自动进样器注入色谱柱和检测器,因此泵是液相色谱仪的“心脏”。在将流动相输送到系统之前,泵以恒定比例(等度)或不同比例(梯度)混合溶剂,因而泵必须形成精确、恒定的溶剂比例,以进行等度洗脱,并形成溶剂梯度,即两种或两种以上溶剂的比例随时间发生变化。精确混合溶剂和提供可重现流速的能力决定了泵的保留时间重现性(LC基本参数之一);许多泵还包含一个脱气装置,用于去除溶解在溶剂中的空气,溶剂脱气有助于减少检测器基线波动,如漂移和噪音。通常流程是,使用内置或外置装置对溶剂进行脱气,然后高压气瓶或柱塞机构将混合溶剂(流动相)输送到进样器中。

大多数现代 HPLC 泵至少具有一对往复式柱塞。一个柱塞输送流量,另一个柱塞则以预设的流速抽吸流动相。在泵中,使用一个电机(带凸轮驱动)或多个线性驱动电机(每个柱塞对应一个)来切换柱塞。柱塞是串联或并联的,并联会导致各泵头出现均匀的磨损,其代价是需要更多止回阀来引导流量。

在定义为流动相的组成在整个分离过程中恒定不变的等度分离中,洗脱液可在泵内预混合或混合;而在梯度分离中,流动相的组成会在整个运行过程中发生变化。HPLC 泵需要满足以下其中一项才能成功实现梯度:低压梯度 (LPG) 泵中有比例阀或者高压梯度 (HPG) 泵中有另一个泵体。


HPLC通常使用几种不同的泵类型。二元 HPG 泵较常用于需要两种溶剂梯度的常规和高通量应用;四元 LPG 泵用于方法开发或者灵活性至关重要的情形,等度泵用于简单的 QA/QC 应用;三元 DGP 应用于工作流程和自动化解决方案或双系统方法。

系统背压是色谱系统的一个关键指标,取决于泵设计和流速、流动相组成、色谱柱尺寸以及填料粒径,其中泵体技术是一大核心。得益于多年来不断发展的技术,现代泵可提供高达1500bar的压力,同时具备出色的流量准确度和精度;而保留时间的精度对于可靠分离、鉴定和定量分析物至关重要,因此为了进行可重现的测量,无脉动地输送溶剂也至关重要。

用于高效液相色谱和超高效液相色谱的泵通过含有固定相的色谱柱输送流动相。压力常规覆盖范围为50至1300bar。标准高效液相色谱柱通常含有5微米的硅胶颗粒,而较小粒径的色谱颗粒往往需要泵施加高压以克服色谱柱中固定相的阻力。对于长度为50至300毫米、内径为4.6毫米的标准高效液相色谱柱,通常使用压力高达400bar的泵就足够了,相比之下超高效液相色谱法使用的色谱柱颗粒可能小于2微米。而全多孔小颗粒(小于2微米)和小内径(小于2.1毫米)的长柱(例如300毫米)需要能够提供1000bar或更高压力的泵。

从核心部件来看,高精度阀门、伺服单元中的高精度滚珠丝杠以及高压泵单元中的高压密封圈、高精度和高稳定性压力传感器等均具备较高壁垒,应用于更高压力的泵所需零部件标准也更高。液相色谱分析应用的典型流速为100µL/min至10mL/min,而标准HPLC可在200bar下达到10mL/min。

格局方面,海能技术、华谱科仪等较领先的仪器制造商均布局了色谱泵制造能力,不过部分阀门等产品仍需向罗丹尼(Rheodyne)、堀场(Horiba)等外资厂商进口。而外资巨头的泵阀类型以及与之配套的色谱柱类型布局十分全面,且在高压领域往往优势明显,比如安捷伦1200系列的泵体压力覆盖了较为全面的类型组合并具备对应的色谱柱产品,其中Agilent 1290 Infinity II高速泵的功率范围可实现2mL/min(1300bar下)至5mL/min(800bar下)。

2.2、自动进样器:色谱系统执行的“手臂”,六通阀、毛细管等是核心

自动进样器用于自动将样本准确、稳定地注入后续模块中,因此可以视为系统自动运行的“手臂”。当前自动进样器已经广泛取代手动注射器,因为其能够在无需用户交互的情况下以高精度注入多个样本,HPLC的自动进样机通常能注入100µL -100 mL样品,且在超高效液相色谱(UHPLC)中因为使用的是内径较小的色谱柱,为了达到良好的分离效果,色谱柱不能过载,自动进样器的进样量通常较小。

自动进样器有两种主要工作原理:推入式/吸入式装液和分流环。所有自动进样器均从样本瓶或孔板中抽吸样本,不同的是样本定量环内的样本放置以及针头与流动相流路的关系。在推入式和吸入式装液自动进样器中,通过用进样针推动(推入式装液)或抽吸(吸入式装液)将样本输送到样本定量环中。在实际进样过程中,只有样本定量环切换到泵流路以进行分离;相比之下,采用分流环设计时,进样针是样本定量环的一部分,无需向定量环中填充过多样本。

市场格局方面,如大连依利特、华谱科仪、海能技术、谱育科技等主要国内色谱仪制造商均已经具备进样器的制造整合能力,不过进样器的工艺难点在于样本定量环、进样针头以及泵流路的切换以及流量控制,需要高效阀门及流路方案设计、高质量的零部件和耗材以实现稳定性,因而超高压六通阀、进样针、超细毛细管等核心部件壁垒较高,进口占比仍然较大。就定量环(本质是毛细管)而言,以安捷伦为例,其定量环产品容量覆盖 8 µL 至900 µL,还提供更大容量的 5 mL 型号,以及适用于不同压力范围和应用的不锈钢和 PEEK 定量环,能够在各种自动进样器中提供稳定性能和高精度。

2.3、色谱柱:色谱分析的“肾脏”,色谱填料是核心

样本进入流路后,流动相会将样本输送至色谱柱,在此进行分离,因而这一模块类似于色谱分析的“肾脏”。液相色谱柱通常是由不锈钢、聚合物或玻璃(少见)制成的圆柱体,填充有粘合的二氧化硅或聚合物颗粒,色谱柱尺寸将影响灵敏度和效率,并决定可以加载到色谱柱上的分析物的量。

色谱柱的性能直接左右整个色谱系统的性能,核心指标包括效率、保留时间、分离度、分辨率等。1)色谱柱效率用于比较不同色谱柱的性能。它可能是最常被引用的色谱柱性能参数,用理论塔板数 N 表示,板数高的色谱柱效率更高。(注:塔板高度H=柱长/N)。2)保留因子又称为容量因子或 k (k prime),用于测量样品成分在固定相中停留的时间与在流动相中停留的时间之比。3)分离因数是色谱图两个峰的最大值之间的时间或距离的量度。4)分辨率描述的是色谱柱分离相关色谱峰的能力,因此分辨率越高,就越容易实现两个色谱峰之间的基线分离。

色谱柱有多种尺寸,可满足色谱分析人员及其应用的不同需求。从用于高通量LC/MS的短窄孔色谱柱,到用于克级纯化的50毫米内径(id)制备柱,一直到用于中试、制备扩产和量产设施的尺寸可高达600毫米的制备柱填料站。

样本的物理化学特性、固定相化学组成、流动相组成、流速和色谱柱温度决定了组分通过色谱柱的速率,因此由于分析不同流动相的需求,各种固定相化学组成和色谱柱尺寸(如长度、内径和支持粒径)也随之不断发展。

色谱柱包含与支持材料键合的固定相(通常为多孔硅胶颗粒,作为色谱柱的填料),以提供较大的表面积。使用小粒径填料可以获得较小的理论塔板高度,从而实现更高的分离效率,且流速提高时分离效率的损失更少。优质的色谱填料涉及微球精准制备技术,以实现不同基质微球材料制备中粒径大小及粒径分布的精确控制,孔径大小、孔径分布和比表面积的精准调控,表面性能和功能化的调控等。

色谱填料的粒径大小及分布是决定色谱性能的最关键参数之一,粒径精确可控且具备高度均一性的单分散色谱填料因而具有柱效高、柱床稳定、压力低、批次间重复性好、分离度好等优势。如纳微科技微球的粒径分布变异系数(用于比较数据离散程度,变异系数越大,离散程度越大)可做到 3%以下,较目前业内进口色谱填料微球的粒径分布(变异系数一般超过 10%)一致性更好。

与老式的 “球状”颗粒柱相比,近来在更小颗粒尺寸的表面多孔颗粒柱(SPP)上又有了新的发展。如安捷伦 Poroshell 120 2.7 µm 颗粒有一个固体内核(直径 1.7 µm),周围有一个多孔硅胶层(厚度 0.5 µm)。与相同尺寸的全多孔颗粒相比,效率更高,2.7微米 SPP 的效率与 1.8 微米全多孔颗粒相当,而 4 微米 SPP 的效率大约是全多孔 5 微米颗粒的两倍。由于压力与颗粒大小间接成正比,较大的 2.7 微米 SPP 色谱柱产生的压力比 2 微米以下色谱柱低得多,因此可以提高流速,加快分析速度,同时获得优异的分辨率。此外,Poroshell 120 色谱柱采用标准的 2 µm 色谱填料,因此对脏样品的容忍度更高,不会像其他较小粒径填料色谱柱那样容易堵塞。

柱温箱是加热的“肌肉”,通常是一个简单的柱烤箱或加热器,将色谱柱周围加热到预设温度(通常高达80度,而UHPLC系统中则可达100度以上)。该模块对于保证分离柱的稳定环境和实现可重复的结果至关重要。以安捷伦1260/1290系列为例,其将两个或三个柱温箱集成为一组,其中第一个带阀的柱温箱用来连接泵,从而将流动相送入不同的色谱柱,第二个带阀的柱温箱连接检测器,将来自分离柱的流动相送入检测器,且在两个装有低扩散热交换器的柱温箱中,最多能够安装八根长度在100mm以内的色谱柱。

市场格局方面,国内参与厂商包括上市公司纳微科技(微球色谱填料)、已完成IPO第二轮问询回复的赛分科技(各类色谱柱及色谱填料)等供应商,以及较早布局离子色谱柱的青岛盛瀚(同时销售色谱仪器)等仪器厂商。不过目前国产色谱柱所用的填料或者生产填料的微球原料、硅烷化试剂以及空柱管大多数仍然依赖进口,与色谱柱相关的柱管和筛板,特别是适合小粒径装填的品类也大多进口,因而自主制造的色谱柱仍以中低端为主,且国产色谱柱在全球市场占有率仅2%,在国内市场占有率也只有20%;安捷伦、沃特世、Phenomenex(丹纳赫旗下)、岛津、赛默飞、伯乐(Bio-rad)等外资巨头则把控大部分高端产品供应,前三家全球份额超50%。

据仪器信息网数据,目前全球液相色谱柱每年约有300-400万根的需求量,合15-20亿美元的销售额,中国色谱柱市场需求占全球市场10%左右。目前外资巨头往往具备完善的色谱柱供应能力,如安捷伦现在可提供 2000 多种色谱柱选择,涵盖各类型应用和条件。


2.4、检测器:色谱系统的“眼睛”,光源、透镜、二极管阵列等壁垒较高

从色谱柱洗脱后,流动相将分离的条带或分析物运送到检测器组件。检测器的类型比较丰富,大多数 HPLC 检测器的工作原理是将分析物的物理化学特性转换为电信号。换言之,在整个样本运行过程中,检测器“观察”样本并在连续的时间点发送信号。各种各样的检测器类型可以集成,常用检测器有紫外-可见光、荧光、质谱、电雾式、蒸发光散射和折射率检测器,其中紫外-可见光检测器使用比例超过三分之二。

液相色谱中最常用的检测技术基于紫外(UV) 和可见光的吸光度,其中又包括三种细分类别:可变波长检测器 (VWD)、二极管阵列检测器 (DAD) 和多波长检测器 (MWD)。在可变波长检测中,会使用从紫外-可见光光谱中选择的单一波长的光照射样本,经济性较好。反之,二极管阵列和多波长检测器则将样本暴露于整个光谱中,而不是所选的单一波长。应用需求或分析物和样本基质的光学特性往往决定了检测器的选择,对于分析筛选,采用光电二极管阵列检测器 (DAD) 是更稳健的选择,因为采集的光谱信息可用于确证化合物鉴定结果、测定峰纯度并选择后续纯化工艺中的最佳检测波长。

质谱检测器与其他的检测器范畴有所区别,在于质谱本身作为一套较独立的检测系统。因此LC/MS(液相色谱-质谱联用仪)分析产生的数据是多维的。质谱技术可根据各组分在不同溶剂和色谱柱条件下的液相色谱保留率及其在气相中的质量电荷比,对其进行分离和检测。比如最高级别的总离子色谱图(TIC)显示色谱运行过程中检测到的离子的总强度,每个取样点都与特定的质谱相关联,因此可以对其进行进一步分析,谱图显示了在该色谱保留时间内存在的质量和强度。

LC/MS 仪器的类型 LC/MS 仪器有多种类型,应用不同的技术可提供不同的分析能力和性能水平。1)单四极杆仪器。单四极杆 LC/MS 仪器可提供标称质量精度的数据,通常是作为检测器连接到 LC 仪器的第一台 LC/MS 仪器。单四极杆仪器利用四极杆质量滤波器确定样品中产生的离子的 m/z,先进的仪器设计和简便的操作使这类 LC/MS 仪器可用于常规质量分析。2)三重四极杆仪器。三重四极杆 LC/MS 仪器是使用最广泛的类型,有时也被称为串联质谱仪,因为在同一台仪器中有两个质量过滤器。这种配置通过分离前体使其碎片化,然后分析产生的碎片离子来生成 MS/MS 数据。多重反应监测(MRM)是三重四极杆最常用的实验设置类型,因为它具有最高的灵敏度、高度的可重复性和极大的选择性。3)飞行时间(TOF)和四极杆飞行时间仪器。飞行时间和四极杆飞行时间 LC/MS 仪器利用特定动能的离子具有不同飞行时间的原理。

核心技术上,国内厂商在检测器上已有一定积累,如上海通微(蒸发光检测器等)、科诺美(钨灯、氘灯等光源),且主流仪器制造商也大多具备紫外-可见光/二极管阵列/荧光等检测器的部分制造技术,但检测器单元中的光源、平面场光栅、二极管阵列、光电传感器、光纤流通池等核心部件的技术大多仍需攻克。

相比之下外资巨头对检测器长期布局,一方面其海外供应来源丰富,如光源供应商滨松光子、示差折光检测器供应商昭和电工等;另一方面自身也具备充分的制造和整合壁垒,如赛默飞具备行业领先的二极管阵列检测技术,其Vanquish系列二极管阵列检测器 HL 型号采用 Thermo Scientific LightPipe 检测技术,通过全内反射实现低基线噪声和更长的有效光路,从而提供极高的分析灵敏度;FG型号具有先进的检测器线性度,以及流畅稳健的 LC-MS 集成,且基于二极管阵列检测技术,多波长检测器为同时获取多达八个紫外可见光波长通道提供了经济高效的解决方案。

安捷伦在光源、离子源技术等方面具备较多积累。其喷射流离子源采用热梯度离子聚焦技术,提高了电喷雾电离的灵敏度,其响应是标准电喷雾电离的五倍以上,可用于各种应用和流速,而且可获得更强的信号并降低噪音。

2.5、总结:赶超并非一蹴而就,深耕核心技术才能造就厚积薄发

经过本文对上游产业链的分析,我们更应当认识到,在如此大的规模鸿沟之下,国产厂商不仅仅要考虑凭借性价比占据市场份额,更应当深耕核心技术和零部件,真正实现国产分析仪器的品质与地位同步升级。


3、看行情:近两周科学仪器板块整体下跌0.3%,PE TTM维持38.7X

3.1、行情动态:科学仪器近两周整体下跌0.3%,电池测试领涨

纵观近两周行情表现,科学仪器板块整体下跌0.3%,整体波动较小:1)生命科学继续下行,下跌0.8%,弱于板块整体; 2)电子测量近两周下跌0.1%,基本走平;3)电池测试仪器表现相对最好,板块微涨0.1%。(注:若非专门说明,本文讨论行情、估值时均指近两周即9.16-9.30的情况;后同)

总市值方面,科学仪器当前整体市值1184亿元,其中电子测量、生命科学、电池测试市值分别达552、382、251亿元,近两周除了生命科学下滑外整体维持稳定。

具体公司表现来看,近两周各板块涨跌波动较小,个股也没有较大波动。生命科学领域三德科技领涨(+3.05%);电子测量仪器领域5家上涨超过3%,蓝盾光电领涨(+5.02%);电池测试仪器星云股份领涨(+4.39%)。活跃度方面,近两周聚光科技、汉威科技交投较为活跃。

3.2、估值动态:板块PE 38.7X,电子测量仪器估值达46.4X相对领先

本期末科学仪器板块整体PE TTM为38.7X。各板块PE方面,生命科学当前估值继续下行,PE TTM为39.4 X;电子测量PE TTM为46.4X,是目前估值最高的板块;电池测试估值相对最低,PE TTM为28.9X。

科学仪器整体PE TTM本期初(9.16)为38.8X,本期末(9.30)为38.7X,小幅下降。回顾历史估值走势,三个月前科学仪器整体和各个细分领域主要在45X左右波动,目前估值水平有不同程度下滑。分板块来看,生命科学及电池测试板块估值中期走势弱于板块,其中生命科学仪器自45X持续回落,电池测试自三个月前的40X左右下滑至30X以下;电子测量前期持续下滑,目前位于46X水平,估值显著高于其他板块。

市值方面,科学仪器上市公司市值均值为43.87亿元,目前100亿元规模以上公司仅有海尔生物、杭可科技2家。

平均来看,电子测量及电池测试仪器公司平均市值较高。生命科学仪器的11家公司中,9家公司市值均低于30亿元,整体以中小公司为主,主要由于生命科学涵盖的赛道数量繁多、较为细分,且国内与外资仍有较大差距,目前国内已培育了一批各个赛道的中小公司并不断向全球龙头进行追赶;电子测量仪器公司半数为50亿市值以上,较生命科学市值普遍更大,但头部公司相对更小;电池测试仪器上市公司除杭可科技外均在45亿以下规模。

4、看政策:多项有关光谱、色谱的标准和应用草案发布等

近期各官方机构发布重点政策:1)基金委工材学部征集2024年度重大项目领域建议。2)生态环境部发布《入河入海排污口监督管理技术指南--水质指纹溯源方法(征求意见稿)》,涉及三维荧光光谱仪或者水质指纹溯源仪(其内置的设备也是三维荧光光谱仪)等仪器。3)仪器仪表学会及药典委发布多项有关光谱、色谱的细分应用草案。


5、看公告:普源精电发布13GHz带宽数字示波器,海能技术回购股份

1)公司经营管理相关公告:普源精电发布 DS80000 系列高端数字示波器,首次实现国产数字示波器产品带宽达到13GHz;鼎阳科技发布 SDS3000X HD高分辨率数字示波器和新款SDS1000X HD高分辨率数字示波器;中科美菱近四个月收到补助超500万元。2)资本市场、持股变动相关公告:阿为特北交所即将上市,2023年10月11日进行申购;海能技术宣布1000-2000万元回购。3)投资者交流相关公告:共11家科学仪器公司发布相关公告,对H1业绩和经营、新产品等情况做出进一步梳理。

6、看新闻:2022年全国投入研究与试验发展经费超3万亿元增长10%

1) 国内厂商要闻:成都珂睿表示2023H1超高效液相色谱系统交付达100套。2)行业方面:2022年全国科技经费投入统计公报公布,2022年全国共投入研究与试验发展(R&D)经费30782.9亿元,同比增长10.1%;工程院发布“中国电子信息工程科技十四大挑战(2023)”,包括数字领域、信息化、微电子光电子、光学工程、测量计量与仪器、网络与通信等。3)外资方面:Park Systems 获“《福布斯》2023年亚洲十亿美元以下最佳企业”大奖。4)一级市场方面,楚光三维、凯普瑞生物、博工科技近期获得融资。

一级市场方面,楚光三维近期获得天使轮近千万元融资,公司聚焦光学微纳3D传感器制造,可用于光谱仪等分析测量仪器。凯普瑞生物Pre-A轮融资数千万元,业务以临床、科研的流式试剂及配套的流式细胞仪,以及特色荧光为一体。博工科技Pre-A轮融资数千万元,专注于生命科学机器人产品技术研发以及人工智能技术。

7、风险提示

下游需求下行、行业政策变化、自主替代不及预期等


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开源北交所研究团队专注北交所,新三板,科技新产业研究,连续多年获得新财富最佳分析师、水晶球奖最佳新三板北交所研究、金牛奖和第一财经最佳分析师等荣誉。

所获荣誉

2016-2022年水晶球奖北交所最佳分析师公募榜/总榜 双第一

2016-2017年金牛奖新三板研究第一名

2015-2016年新财富最佳新三板研究第一名

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页面更新:2024-03-22

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