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%，PETTM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PETTM为38.7X，其中生命科学PETTM为39.4 X；电子测量PETTM为46.4X，是目前估值最高的板块；电池测试估值相对最低，PETTM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SDS3000XHD高分辨率数字示波器和新款SDS1000XHD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。
　　
　　

研究报告全文：北北交所行业主题报告交所2023年10月08日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研究北交所研究团队科学仪器行业双周谈第八期诸海滨分析师赵昊分析师zhuhaibinkyseccnzhaohaokyseccn证书编号S0790522080007证书编号S0790522080002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北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交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所行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业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主题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报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告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03PETTM稳定在387X行情表现上科学仪器板块近两周916-930整体下跌03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01其中蓝盾光电领涨相关研究报告502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北交所周观察修订减持指引规范08弱于科学仪器板块整体三德科技领涨305电池测试仪器板块上开涨01星云股份领涨439估值方面当前科学仪器板块PETTM为源减持行为发布募集资金指引提升便证捷性北交所策略专题报告387X其中生命科学PETTM为394X电子测量PETTM为464X是目前券-2023102估值最高的板块电池测试估值相对最低PETTM为289X证高亮稀缺性标签遴选优质北交所券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研后备军潜龙北交所策略专题报近期各官方机构发布重点政策1基金委工材学部征集2024年度重大项目领域究告-2023928建议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报2--骑士乳业832786BJ内蒙农牧业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仪告3龙头营收10年稳增北交所新股申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购报告-2023927普源精电首创13GHz国产数字示波器2022年全国RD投入增长101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SDS3000XHD高分辨率数字示波器和新款SDS1000XHD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RD经费307829亿元同比增长101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请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明129北交所行业主题报告目录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42液相色谱产业链核心零部件决定性能涉及复杂技术整合521泵色谱系统的心脏比例阀密封件丝杠等较关键722自动进样器色谱系统执行的手臂六通阀毛细管等是核心1023色谱柱色谱分析的肾脏色谱填料是核心1124检测器色谱系统的眼睛光源透镜二极管阵列等壁垒较高1425总结赶超并非一蹴而就深耕核心技术才能造就厚积薄发173看行情近两周科学仪器板块整体下跌03PETTM维持387X1831行情动态科学仪器近两周整体下跌03电池测试领涨1832估值动态板块PE387X电子测量仪器估值达464X相对领先194看政策多项有关光谱色谱的标准和应用草案发布等215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226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10257风险提示27图表目录图1科学分析仪器是各个领域研发检测的基石质谱色谱光谱波谱这四大名谱是核心之一4图2以液相色谱为例国产科学仪器的研究需要考虑核心零部件等主要因素5图3液相色谱分析是分离组分并进行检测的过程6图4以低压梯度单元泵为例溶剂经过脱气后由活塞精确注入进样器中8图5HPLC泵中可配置串联柱塞及并联柱塞8图6安捷伦高端LC系列的泵压力范围不断扩大10图7赛默飞Vanquish二元泵可达1500bar5mlmin10图8自动进样器通过进样针抽吸样本然后将样品环路切换到泵流路中10图9进样针需要实现精密驱动且低残留11图10制备型色谱的进样器零部件相对更为复杂11图11色谱柱作为分析的核心通常是填充了超微硅胶颗粒的不锈钢柱11图12不同类型的色谱柱对应了不同的样本量溶剂流速12图13填料品质将影响流动相扩散13图14填料粒径将直接影响色谱效率13图15纳微科技产品左上一致性较进口填料更好13图16表面多孔颗粒色谱填料相对传统微球性能更优13图17采用帕尔贴效应加热制冷的柱温箱较为稳定14图18安捷伦1290系列柱温箱可装8根色谱柱14图19VWD使用旋转光栅将多色光分散到光谱中15图20DAD核心部件包括光源透镜二极管阵列等15图21LCMS分析产生的数据是多维的15图22质谱检测通过离子源质量分析器等部件实现15图23质谱检测器本质上是一套相对独立的质谱系统离子源和质量分析器等是核心壁垒16图24以奈韦拉平分析为例赛默飞二极管阵列检测器可实现领先的线性度16图25安捷伦的氘灯等光源技术具备较高壁垒17请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明229北交所行业主题报告图26安捷伦的喷射流离子源技术具备优势17图272023H1赛默飞分析仪器部门收入达国内科学仪器主要上市公司收入的两倍17图28科学仪器各板块短期基本走平近两周电池测量小幅上涨18图29从总市值看各板块近两周变化较小科学仪器当前整体市值1184亿元18图30当前科学仪器整体PETTM2022PE为387X403X各板块间差异不大20图31科学仪器近三个月PETTM呈现波动下滑趋势半年报公布后数值上升20图32科学仪器市值平均4387亿元生命科学仪器以中小公司为主电子测量仪器市值50亿元以上公司达6家21表1色谱仪可按流动相分为气相液相和其他类型5表2液相色谱技术类型包括HPLCUHPLCLC-MS及制备型LC等6表3超高效液相色谱系统适应更小颗粒从而实现更高分辨率提升效率7表4HPLC使用的泵体可分为四种类型9表5HPLC与UHPLC的泵压力与色谱柱类型密切相关安捷伦对各类型覆盖全面9表6色谱柱可按照分析溶剂的不同分为多种类型反相色谱柱目前在HPLC应用较多12表7检测器类型十分丰富市场应用以UVD为主14表8近两周科学仪器各领域走势较为分化莱伯泰科思林杰领涨19表9基金委工材学部征集2024年度重大项目领域建议药典委颁布多项应用草案等21表10经营管理相关公告普源精电鼎阳科技发布重要新产品中科美菱近四个月收到补助超500万元等22表11资本市场变动相关公告阿为特北交所即将上市海能技术宣布1000-2000万元回购等22表12投资者交流相关公告11家科学仪器公司发布投资者关系相关公告23表13国内仪器公司新闻沃特世与迈维代谢战略合作成都珂睿2023H1超高效液相色谱系统交付达100套等25表14行业要闻2022年全国科技经费投入统计公报公布中国电子信息工程科技十四大挑战2023发布25表15外资公司资讯ParkSystems获福布斯2023年亚洲十亿美元以下最佳企业大奖26表16一级市场动态楚光三维凯普瑞生物博工科技近期获得融资26请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明329北交所行业主题报告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图1科学分析仪器是各个领域研发检测的基石质谱色谱光谱波谱这四大名谱是核心之一质谱分析三重四极杆飞行时间离子阱等四色谱分析液相色谱气相色谱超临界流体色谱等大光谱分析吸收光谱发射光谱散射光谱等名谱波谱分析核磁共振仪电子顺磁共振仪等理化分析仪器电化学分析酸度计电位滴定仪库仑仪极谱仪等光电分析光学显微镜电子显微镜扫描显微镜等其他专用元素分析仪器物性测试仪器等过程处理离心机超声破碎机过滤纯化设备移液器等环境控制温度湿度控制设备培养箱摇床反应设备等实验分析仪器通用实验仪器基础环境安全柜工作台灭菌器存储设备等样品前处理微波消解旋转蒸发仪固相溶剂萃取仪等其他其他自动化设备实验测量仪器等环保监测大气水质等分析照度计声度计辐射检测等专用分析仪器科学分析仪器药物分析溶出度仪崩解仪片剂硬度计等农业食品定氮仪脂肪纤维等成分测定仪微生物检测仪等采掘业分析燃点仪蒸馏仪测硫仪热量计等基础测量通信测量微波毫米电子测量仪器波光电测量专用测量等其他仪器专业测试过程分析仪器专用科研仪器等资料来源各公司官网分析测试百科网Labbase网仪器信息网开源证券研究所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请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明429北交所行业主题报告图2以液相色谱为例国产科学仪器的研究需要考虑核心零部件等主要因素资料来源Wind各公司官网及招股书沃特世官网等开源证券研究所注依利特伍丰仪器科诺美等公司同时生产色谱仪器并销售零部件公司标红代表是上市公司包括新三板挂牌上海天美曾在中国香港与新加坡双重上市现已更名为云能国际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HPLCHighPerformanceLiquidChromatography或气相色谱GCGasChromatography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表1色谱仪可按流动相分为气相液相和其他类型色谱类型流动相主要分析对象气相色谱法气体挥发性有机物可以溶于水或有机溶剂的各种液相色谱法液体物质超临界流体色谱法超临界流体各种有机化合物电色谱法缓冲溶液电场离子和各种有机化合物资料来源观研天下开源证券研究所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请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明529北交所行业主题报告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图3液相色谱分析是分离组分并进行检测的过程资料来源赛默飞官网安捷伦GuidetoLCColumnsandMethodDevelopment开源证券研究所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HPLCUHPLCLC-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这一主流应用为主表2液相色谱技术类型包括HPLCUHPLCLC-MS及制备型LC等液相色谱技术工作特点应用制药工业化学品和食品安全中小分子和大高效液相色谱HPLC在低于700bar的压力下运行流速在12mLmin之间分子的质量保证质量控制UHPLC使用超过1000bar的压力和0207mLmin的流速与标常用于研发实验室以及制药和生物制药领超高效液相色准HPLC系统相比更高的压力范围可提供更好的分离度和灵敏度更域用于小分子药物肽和抗体的开发和表谱高的通量和更少的溶剂使用征液相色谱-质谱LC-MS使用质谱仪代替传统的光学检测器紫外-可见液相色谱-质谱主要用于肽和蛋白质分析光检测器等来充当后段检测器的角色低流量液相色谱包括纳米微量和毛细管流量范围范围从低nLmin到非常适合对复杂生物基质中的分子进行高低流量液相色约50Lmin由于色谱柱内径减小该技术提高了灵敏度从而减少灵敏度测量其中分析物浓度可以跨越几个谱了分析物条带的稀释数量级请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明629北交所行业主题报告液相色谱技术工作特点应用制备型液相色制备型液相色谱技术涉及将分馏洗脱液收集到离散的样品容器中以分各种应用如大规模纯化药物用于提高小谱离一种或多种分析物以纯化主要成分或分离杂质以进行进一步研究规模产品产量分离纯化合物资料来源赛默飞官网开源证券研究所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15L从而发挥亚2m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2535m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表3超高效液相色谱系统适应更小颗粒从而实现更高分辨率提升效率HPLCUHPLCUPLC扩散体积30L15-30L15L30-46mm内径21-46mm内径10-46mm内径3-10m颗粒17-5m颗粒16-5m颗粒色谱柱代表性选择46mm内径代表性选择30mm内径对应代表性选择21mm内对应5m颗粒2-35m实心核颗粒色谱柱径对应亚2m颗粒高耐压6000PSI9000PSI15000PSI资料来源实验与分析网ChromatographyToday开源证券研究所注145PSI1bar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21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请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明729北交所行业主题报告图4以低压梯度单元泵为例溶剂经过脱气后由活塞精确注入进样器中资料来源安捷伦制备型液相色谱原理与实践基础导论大多数现代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泵中有另一个泵体图5HPLC泵中可配置串联柱塞及并联柱塞工作活塞工作活塞平衡活塞进口出口进口出口泵头泵头平衡活塞串联式柱塞并联式柱塞资料来源赛默飞官网岛津官网开源证券研究所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QAQC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请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明829北交所行业主题报告表4HPLC使用的泵体可分为四种类型HPLC泵的类型特点使用单个泵体和单个溶剂输入管路适用于通过折射率检测进行QAQC分等度泵析利用两个泵体和两个溶剂输入管路可实现两种不同溶剂的高压混合非常二元泵适合高通量高分辨率HPLCUHPLC或LC-MS应用使用单个泵体和四个溶剂输入管路混合多达四种不同溶剂这些泵可提供广四元泵泛的应用范围且流动相的组成非常灵活含有两个独立的三元溶剂输入管路或通道允许同时分离双梯度泵可提高双梯度泵样本处理量和生产率在应用之间切换时无需重新连接管路资料来源赛默飞官网开源证券研究所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46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21毫米的长柱例如300毫米需要能够提供1000bar或更高压力的泵表5HPLC与UHPLC的泵压力与色谱柱类型密切相关安捷伦对各类型覆盖全面色谱技术HPLCUHPLC颗粒类型3-5m表面颗粒2m表面多孔颗粒色谱柱长度mm50-30050-250短型30-50长型100-15030-150色谱柱内径mm30-4630-4621346213462130-46最大压力bar4004001200120060012001200600600600对应泵压力需求的安捷Poroshell120Poroshell120Poroshell120多种RRHDRRHDRRHTRRHDRRHDRRHT伦配套色谱柱系列4m27m27m数据来源安捷伦GuidetoLCColumnsandMethodDevelopment开源证券研究所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100Lmin至10mLmin而标准HPLC可在200bar下达到10mLmin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Agilent1290InfinityII高速泵的功率范围可实现2mLmin1300bar下至5mLmin800bar下请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明929北交所行业主题报告图6安捷伦高端LC系列的泵压力范围不断扩大图7赛默飞Vanquish二元泵可达1500bar5mlmin资料来源安捷伦GuidetoLCColumnsandMethodDevelopment资料来源赛默飞官网22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100L-100mL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图8自动进样器通过进样针抽吸样本然后将样品环路切换到泵流路中抽吸毛细管样本定量环样本定量环进样进样针管针管计量废弃物装置连接泵连接泵连接泵清洗低压针口连接色谱柱口连接色谱柱连接色谱柱针口样本定量环推入式进样器吸入式进样器分流式进样器资料来源赛默飞官网开源证券研究所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请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1029北交所行业主题报告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8L至900L还提供更大容量的5mL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图9进样针需要实现精密驱动且低残留图10制备型色谱的进样器零部件相对更为复杂资料来源华谱科仪华谱S6000高效液相色谱系统资料来源安捷伦制备型液相色谱原理与实践基础导论注图为吸入式23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N2保留因子又称为容量因子或kkprime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图11色谱柱作为分析的核心通常是填充了超微硅胶颗粒的不锈钢柱连接进样器玻璃制入口玻璃制出口连接检测器硅胶颗粒填料溶剂流向资料来源安捷伦GuidetoLCColumnsandMethodDevelopment开源证券研究所请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1129北交所行业主题报告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LCMS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图12不同类型的色谱柱对应了不同的样本量溶剂流速资料来源安捷伦制备型液相色谱原理与实践基础导论注蓝色背景数据为溶剂流速范围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表6色谱柱可按照分析溶剂的不同分为多种类型反相色谱柱目前在HPLC应用较多色谱柱类型固定相性质适用的流动相类型应用场景样本类型反相RP非极性如C18或苯基水和极性有机溶剂的混合物占HPLC分离的大多数正相NP极性如未结合硅胶低极性有机溶剂的混合物不溶于水的样本和异构体反相液相色谱分析对高极性样亲水作用HILIC极性如硅胶或酰胺键合相水和非极性有机溶剂的混合物品的保留较差离子交换IEX可离子化基团通常为盐加缓冲液的水溶液可离子化样本和大生物分子离子对非极性反相色谱柱非极性条件加离子配对试剂反相对酸或碱的保留较差分析物和SP依赖物可以是对映体如外消旋药物混合物手性手性基团如多糖或环糊精RPNP极性有机物等的分离纯化疏水相互作用HIC非极性短烷基链或苯基高盐缓冲液梯度非变性条件蛋白质通常为抗体体积排阻SEC惰性色谱柱如右旋糖酐聚合物与含水或有机流动相配合使用大生物分子或合成聚合物资料来源赛默飞官网开源证券研究所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请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1229北交所行业主题报告图13填料品质将影响流动相扩散图14填料粒径将直接影响色谱效率单位微米理论塔板高度流速mLmin资料来源安捷伦高效液相色谱基本原理资料来源安捷伦高效液相色谱基本原理开源证券研究所注理论塔板高度越小则效率越高数据标签代表不同填料粒径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Poroshell12027m颗粒有一个固体内核直径17m周围有一个多孔硅胶层厚度05m与相同尺寸的全多孔颗粒相比效率更高27微米SPP的效率与18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27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Poroshell120色谱柱采用标准的2m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图15纳微科技产品左上一致性较进口填料更好图16表面多孔颗粒色谱填料相对传统微球性能更优资料来源纳微科技招股书资料来源安捷伦GuidetoLCColumnsandMethodDevelopment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12601290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以内的色谱柱请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1329北交所行业主题报告图17采用帕尔贴效应加热制冷的柱温箱较为稳定图18安捷伦1290系列柱温箱可装8根色谱柱资料来源华谱科仪华谱S6000高效液相色谱系统资料来源安捷伦官网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而安捷伦沃特世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24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表7检测器类型十分丰富市场应用以UVD为主检测方法分析物要求检测限度是否有损检测器紫外-可见光UVD吸收190-800nm的紫外-可见光纳克否荧光FLD具有荧光基团或用荧光标签标记毫微微克否折射率RID无分析物限制微克否蒸发光散射ELSD不挥发和半挥发分析物纳克是电化学ECD在存在电位的情况下进行氧化还原反应毫微微克是电雾式CAD不挥发和半挥发分析物微微克是质谱分析MS挥发和半挥发可离子化分析物微微克是资料来源赛默飞官网开源证券研究所请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1429北交所行业主题报告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图19VWD使用旋转光栅将多色光分散到光谱中图20DAD核心部件包括光源透镜二极管阵列等资料来源赛默飞官网资料来源安捷伦制备型液相色谱原理与实践基础导论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LCMS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图21LCMS分析产生的数据是多维的图22质谱检测通过离子源质量分析器等部件实现资料来源安捷伦官网开源证券研究所注图为非水GPCSEC资料来源沙利文柱上聚丁二烯聚合物的凝胶渗透色谱图LCMS仪器的类型LCMS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LCMS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LCMS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mz先进的仪器设计和简便的操作使这类LCMS仪器可用于常规质量分析2三重四极杆仪器三重四极杆LCMS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请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1529北交所行业主题报告来生成MSMS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LCMS仪器利用特定动能的离子具有不同飞行时间的原理图23质谱检测器本质上是一套相对独立的质谱系统离子源和质量分析器等是核心壁垒资料来源沙利文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ThermoScientificLightPipe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图24以奈韦拉平分析为例赛默飞二极管阵列检测器可实现领先的线性度资料来源赛默飞VanquishHPLCandUHPLCSystems注图为奈韦拉平的浓度与色谱峰高关系图其中数据点用于校准黑色部分数据点由于曲线下降而从校准中剔除红色请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1629北交所行业主题报告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图25安捷伦的氘灯等光源技术具备较高壁垒图26安捷伦的喷射流离子源技术具备优势资料来源安捷伦AgilentInfinityLab液相色谱解决方案资料来源安捷伦GuidetoLCColumnsandMethodDevelopment25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图272023H1赛默飞分析仪器部门收入达国内科学仪器主要上市公司收入的两倍300利润率246250200150归母净利率10100电池测试电子测量50生命科学0赛默飞分析仪器业务亿元国内科学仪器上市公司整体亿元数据来源Wind赛默飞财报开源证券研究所请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1729北交所行业主题报告3看行情近两周科学仪器板块整体下跌03PETTM维持387X31行情动态科学仪器近两周整体下跌03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03整体波动较小1生命科学继续下行下跌08弱于板块整体2电子测量近两周下跌01基本走平3电池测试仪器表现相对最好板块微涨01注若非专门说明本文讨论行情估值时均指近两周即916-930的情况后同图28科学仪器各板块短期基本走平近两周电池测量小幅上涨5000科学仪器整体生命科学电子测量电池测试-50-100-150-200-250-300近两周涨跌幅今年以来涨跌幅数据来源Wind开源证券研究所注1我们基于对公司业务和产品等方面的划分组建了目前的科学仪器数据库后续会根据新上市公司等情形对板块成分进行动态调整2板块涨跌幅是通过当前数据库中的个股最新市值进行加权计算而来近两周指916-930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552382251亿元近两周除了生命科学下滑外整体维持稳定图29从总市值看各板块近两周变化较小科学仪器当前整体市值1184亿元55504540353025科学仪器生命科学电子测量电池测试数据来源Wind开源证券研究所注图中展示近三个月629-928的板块市值情况从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305电子测量仪器领域5家上涨超过3蓝盾光电领涨502电池测试仪器星云股份领涨439活跃度方面近两周聚光科技汉威科技交投较为活跃请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1829北交所行业主题报告表8近两周科学仪器各领域走势较为分化莱伯泰科思林杰领涨仪器板块公司名称股票代码近一周涨跌幅近两周涨跌幅今年以来涨跌幅近两周日均换手率近两周振幅最新PETTM三德科技300515SZ691305712148286天瑞仪器300165SZ7352742427198-298禾信仪器688622SH362085228096-288泰林生物300813SZ356032-2948137379聚光科技300203SZ939006-50532016-178生命科学海能技术430476BJ355-016-2166026236莱伯泰科688056SH462-138-621088560皖仪科技688600SH366-178-2217089494海尔生物688139SH076-289-3901067210中科美菱835892BJ-082-319-3646053360新芝生物430685BJ-190-502-3453036167蓝盾光电300862SZ6605021165098758汉威科技300007SZ557457-0443311270基康仪器830879BJ-1083543770046149优利德688628SH5153225314146353鼎阳科技688112SH915304-19651412473思林杰688115SH022089-1678289-2643电子测量坤恒顺维688283SH-094-0281881047638东方中科002819SZ469-14264007793创远信科831961BJ-147-266-24610610548同惠电子833509BJ-221-399-1031005263东华测试300354SZ313-448303069388普源精电688337SH355-527-23321211821星云股份300648SZ660439-3193148-1007武汉蓝电830779BJ137066-523044166电池测试杭可科技688006SH215-004-1566045218科威尔688551SH289-3637830710433数据来源Wind开源证券研究所注红色代表上涨绿色代表下跌涨跌幅以涨跌30达到颜色最深各个板块内部以近两周涨跌幅高低进行排序博迅生物作为新上市不久公司此笔暂不考虑32估值动态板块PE387X电子测量仪器估值达464X相对领先本期末科学仪器板块整体PETTM为387X各板块PE方面生命科学当前估值继续下行PETTM为394X电子测量PETTM为464X是目前估值最高的板块电池测试估值相对最低PETTM为289X请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明1929北交所行业主题报告图30当前科学仪器整体PETTM2022PE为387X403X各板块间差异不大50040030020010000科学仪器整体生命科学电子测量电池测试PETTMPE2022数据来源Wind开源证券研究所注1板块整体PE通过总市值除以归母净利润总额计算2板块整体PE计算中剔除了异常值一是聚光科技由于上海安谱和无锡中科光电不再纳入合并报表范围影响以及计提商誉减值等因素导致2022年净利润下滑亏损二是东方中科收购万里红公司后并表经营业绩下滑且因业绩对赌协议在2022年新增10亿元股权公允价值故在板块整体PE计算中进行剔除这两家异常公司后同科学仪器整体PETTM本期初916为388X本期末930为387X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图31科学仪器近三个月PETTM呈现波动下滑趋势半年报公布后数值上升55504540353025科学仪器生命科学电子测量电池测试数据来源Wind开源证券研究所注图中为最近3个月的各板块整体的PETTM走势按照剔除异常值后的总值计算市值方面科学仪器上市公司市值均值为4387亿元目前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45亿以下规模请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明2029