兩蟲(chóng)產(chǎn)業(yè)化路線圖：自主研發(fā)-突破壟斷-國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)-細(xì)分市場(chǎng)
——訪朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎(jiǎng)獲得者中科院生態(tài)環(huán)境中心安偉博士
2022年1月12日，備受業(yè)界關(guān)注的2021年度“朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎(jiǎng)”頒獎(jiǎng)典禮在京隆重舉行，評(píng)選出“創(chuàng)新成果獎(jiǎng)”3項(xiàng)，“青年創(chuàng)新獎(jiǎng)”4名。中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)分析儀器分會(huì)與儀器信息網(wǎng)聯(lián)合走訪了“朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎(jiǎng)”獲得者，傾聽(tīng)了解他們的獲獎(jiǎng)感受、研發(fā)過(guò)程以及今后的研究方向。
本期的采訪對(duì)象是2021年度朱良漪分析儀器“創(chuàng)新成果獎(jiǎng)”獲得者中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心安偉博士。
2022年1月12日，中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心與北京華科儀科技股份有限公司合作開(kāi)發(fā)的HK-8610兩蟲(chóng)檢測(cè)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，榮獲2021年度朱良漪分析儀器創(chuàng)新成果獎(jiǎng)；作為兩蟲(chóng)檢測(cè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)成員，中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心安偉博士，是該技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化重要推動(dòng)者之一。
HK-8610兩蟲(chóng)檢測(cè)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)
儀器信息網(wǎng)：首先恭喜貴單位獲得2021年朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎(jiǎng)“創(chuàng)新成果獎(jiǎng)”，請(qǐng)介紹一下此次獲獎(jiǎng)的成果，以及該成果的研發(fā)背景和初衷是什么？
安偉：賈第鞭毛蟲(chóng)和隱孢子蟲(chóng)，簡(jiǎn)稱“兩蟲(chóng)”，是廣泛存在的水介傳播耐氯人畜共患的致病微生物。兩蟲(chóng)指標(biāo)，2006年已被納入國(guó)標(biāo)成為強(qiáng)制檢測(cè)指標(biāo)，但檢測(cè)方法源自美國(guó)EPA 1623方法，主要儀器和耗材被美國(guó)企業(yè)壟斷，樣品檢測(cè)成本高等缺點(diǎn)導(dǎo)致該指標(biāo)項(xiàng)國(guó)標(biāo)方法難以在行業(yè)大范圍普及。
中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，在國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金等國(guó)家項(xiàng)目支持下，多年來(lái)持續(xù)對(duì)“兩蟲(chóng)”檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，并與北京華科儀科技股份有限公司合作，圍繞兩蟲(chóng)“濾膜濃縮/密度梯度分離熒光抗體法”檢測(cè)，以降低設(shè)備和耗材成本為目標(biāo)，重點(diǎn)就兩蟲(chóng)檢測(cè)方法、儀器研制、自動(dòng)識(shí)別等開(kāi)展研發(fā)，成功推出首套基于人工智能技術(shù)的兩蟲(chóng)檢測(cè)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)；該成果擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)十余項(xiàng)，突破國(guó)外技術(shù)壟斷，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)技術(shù)空白，為我國(guó)從源頭到龍頭供水安全保障中“兩蟲(chóng)”防控提供支持，徹底解決我國(guó)飲用水兩蟲(chóng)檢測(cè)過(guò)程中檢測(cè)成本高、人工識(shí)別存在主觀性、設(shè)備及耗材依賴進(jìn)口等諸多問(wèn)題。
兩蟲(chóng)檢測(cè)技術(shù)成果獲得中國(guó)科學(xué)院飲用水重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室評(píng)估的好評(píng)
“自主研發(fā)->突破國(guó)外壟斷->納入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”
儀器信息網(wǎng)：成果經(jīng)歷了怎樣的研制過(guò)程，取得了哪些里程碑式的進(jìn)展，有哪些令您難忘的事件值得分享？
安偉：我們生態(tài)中心從2008年就啟動(dòng)兩蟲(chóng)檢測(cè)技術(shù)體系研究，一項(xiàng)科研成果具備產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，并能成功產(chǎn)業(yè)化，的確非常不容易。
首先，歷經(jīng)8年左右的時(shí)間完成方法學(xué)開(kāi)發(fā)和全國(guó)行業(yè)驗(yàn)證評(píng)估，組織開(kāi)發(fā)出的兩蟲(chóng)檢測(cè)新方法—“濾膜濃縮/密度梯度分離熒光抗體法”，擁有完整方法發(fā)明專利，打破國(guó)外技術(shù)壟斷，并先后納入行標(biāo)、國(guó)標(biāo)：于2018年被納入行標(biāo)《城鎮(zhèn)供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》CJ/T 141-2018，并于2020年完成國(guó)標(biāo)驗(yàn)證，被納入新版國(guó)標(biāo)方法《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》GB 5750。
我們團(tuán)隊(duì)在國(guó)家水專項(xiàng)的支持下，從2008年開(kāi)始經(jīng)歷了三個(gè)五年計(jì)劃全國(guó)大范圍的連續(xù)水質(zhì)調(diào)查，范圍涵蓋我國(guó)長(zhǎng)江、黃河等七大主要流域，以及西南、浙閩、西北等13個(gè)小流域重要斷面，流域覆蓋國(guó)土面積達(dá)80%以上；調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，我國(guó)地表水水源普遍存在“兩蟲(chóng)”，兩蟲(chóng)的檢出率超過(guò)45%；該方法為我國(guó)水質(zhì)調(diào)查提供了低成本高效的技術(shù)支撐，為標(biāo)準(zhǔn)更新提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并同時(shí)在全國(guó)多個(gè)行業(yè)部門(mén)驗(yàn)證了方法的有效性。這個(gè)方法能實(shí)現(xiàn)大范圍驗(yàn)證，是件很不容易的事情。
其次，實(shí)現(xiàn)了樣品前處理方法實(shí)現(xiàn)儀器裝備化，針對(duì)高濁度水采用沉淀離心和低濁度水采用膜過(guò)濾溶解純化的方法，多重通路創(chuàng)新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)替代美國(guó)壟斷的囊過(guò)濾的純化方法。這一點(diǎn)能大幅降低成本。
另外，組織開(kāi)發(fā)基于人工智能技術(shù)的兩蟲(chóng)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人工智能圖像處理自動(dòng)識(shí)別代替人工肉眼識(shí)別；基本形成了從“方法-設(shè)備-系統(tǒng)”的“兩蟲(chóng)”檢測(cè)一體化設(shè)備和人工智能輔助識(shí)別系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，具備了市場(chǎng)化和應(yīng)用推廣的前提與基礎(chǔ)。這一點(diǎn)能夠總算能夠領(lǐng)先國(guó)外一步。
儀器信息網(wǎng)：成果實(shí)現(xiàn)了怎樣的創(chuàng)新突破，解決了什么樣的關(guān)鍵問(wèn)題，面向的主要用戶有哪些？
安偉：兩蟲(chóng)檢測(cè)技術(shù)成果的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)主要集中在四個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：
創(chuàng)新點(diǎn)1：在濃縮階段用微孔濾膜替代濾囊，在分離階段用Percoll-蔗糖替代磁珠，大幅降低了檢測(cè)耗材成本；
創(chuàng)新點(diǎn)2：針對(duì)低濁度水與高濁度水分別選用濾膜法和沉淀法以代替EPA 1623濾囊/濾芯過(guò)濾的方法，既解決了高濁度水成本問(wèn)題，還提高了高濁水濃縮環(huán)節(jié)的回收率；
創(chuàng)新點(diǎn)3：依據(jù)現(xiàn)有國(guó)標(biāo)，國(guó)際產(chǎn)品所需樣品量為原水20L，出水100L；依據(jù)新國(guó)標(biāo)，本產(chǎn)品所需樣品量為原水10L，出水50L；樣品量的大幅度降低也成功大幅降低所需成本；
創(chuàng)新點(diǎn)4：基于人工智能技術(shù)的兩蟲(chóng)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人工智能圖像處理自動(dòng)識(shí)別代替人工肉眼識(shí)別；徹底解決傳統(tǒng)分析方法的費(fèi)時(shí)、效率低、依賴經(jīng)驗(yàn)等難題，降低兩蟲(chóng)識(shí)別門(mén)檻，提高檢測(cè)效率。
另外，兩蟲(chóng)檢測(cè)產(chǎn)品面向的主要用戶有：疾控中心、供水系統(tǒng)、第三方檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、科研院所、相關(guān)水質(zhì)檢測(cè)/監(jiān)測(cè)單位等。
中科院生態(tài)環(huán)境中心“兩蟲(chóng)”檢測(cè)科技成果實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣
儀器信息網(wǎng)：成果當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)化情況如何，取得了怎樣的經(jīng)濟(jì)效益或社會(huì)效益，未來(lái)的市場(chǎng)前景如何？
安偉：截至目前，兩蟲(chóng)檢測(cè)產(chǎn)品已經(jīng)在地市級(jí)疾控中心、供水水質(zhì)監(jiān)測(cè)研究所、第三方檢測(cè)公司、以及相關(guān)科研院所等數(shù)十余家單位得到應(yīng)用，受用戶好評(píng)及肯定；而且，使用用戶的應(yīng)用實(shí)踐證明了本項(xiàng)目成果產(chǎn)品的成熟度及可靠性。
尤其，全國(guó)疾病預(yù)防控制中心、相關(guān)主力水廠、地縣級(jí)城市集中式地表水飲用水水源地、環(huán)境水質(zhì)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)等每一類(lèi)細(xì)分市場(chǎng)的潛在目標(biāo)客戶群體數(shù)量都是數(shù)千家量級(jí)的，因此，兩蟲(chóng)檢測(cè)產(chǎn)品未來(lái)市場(chǎng)空間是非常龐大的；較于國(guó)外產(chǎn)品來(lái)看，本項(xiàng)目成果產(chǎn)品的設(shè)備成本及耗材成本均具有競(jìng)爭(zhēng)力，尤其進(jìn)口設(shè)備耗材受疫情影響，需要冷鏈運(yùn)輸，以及存在很高耗材斷貨的風(fēng)險(xiǎn)。在新版飲用水國(guó)標(biāo)GB 5749-2022發(fā)布背景下，將具有巨大的市場(chǎng)潛力及應(yīng)用前景，未來(lái)能為國(guó)家節(jié)省上億元外匯，還將大幅降低用戶綜合使用成本，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。
儀器信息網(wǎng)：圍繞成果及相關(guān)技術(shù)，貴單位后續(xù)還將開(kāi)展哪些創(chuàng)新工作？
安偉：首先，借此表達(dá)一下，這個(gè)問(wèn)題是重點(diǎn)，我們將持續(xù)完善和改進(jìn)這個(gè)技術(shù)，目前由中科院生態(tài)環(huán)境中心與北京華科儀公司共同推進(jìn)的研究，在產(chǎn)品改進(jìn)、方案優(yōu)化以及相關(guān)細(xì)節(jié)技術(shù)點(diǎn)進(jìn)一步完善升級(jí)等若干方面都將開(kāi)展有效工作。
另外，可能大家也關(guān)注到了：中科院生態(tài)環(huán)境中心與北京華科儀公司的另外一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)化成果——污水中病毒檢測(cè)系統(tǒng)，正在順利推進(jìn)；該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了高通量的污水病毒檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中病毒的快速監(jiān)測(cè)和預(yù)警，主要基于鋁鹽混凝沉淀法，結(jié)合 qPCR 檢測(cè)技術(shù)，建立了一種可靠、經(jīng)濟(jì)、便捷的病毒富集及檢測(cè)方法，現(xiàn)已納入WS/T 799-2022《污水中新型冠狀病毒富集濃縮和核酸檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)》，算是兩蟲(chóng)檢測(cè)技術(shù)成功轉(zhuǎn)化的另外一個(gè)“翻版或典范”。
最后，基于個(gè)人過(guò)去求學(xué)及科研工作的背景與經(jīng)驗(yàn)，深刻感觸到，經(jīng)過(guò)這么多年積累，中國(guó)科學(xué)院等科研單位尚有大量值得產(chǎn)業(yè)化的科學(xué)儀器專利技術(shù)、科研成果，而且，國(guó)家相關(guān)部門(mén)及行業(yè)對(duì)科研成果產(chǎn)業(yè)化過(guò)程的支持力度越來(lái)越大，合作各方對(duì)科研成果產(chǎn)業(yè)化具體分歧協(xié)調(diào)管控越來(lái)越智慧、越來(lái)越有效，相信將會(huì)有越來(lái)越多的科技成果能實(shí)現(xiàn)很好產(chǎn)業(yè)化。但是，要把技術(shù)成果真的轉(zhuǎn)化好是一個(gè)很有挑戰(zhàn)的事情，也歡迎與社會(huì)各界朋友一起探討與分享科研成果轉(zhuǎn)化的經(jīng)驗(yàn)。謝謝！
關(guān)于“朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎(jiǎng)”
朱良漪，原機(jī)械部國(guó)家儀表總局副局長(zhǎng)、中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)分析儀器分會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)，是儀器儀表和自動(dòng)化控制領(lǐng)域最早的開(kāi)拓者，影響中國(guó)儀器儀表和自動(dòng)化控制行業(yè)發(fā)展的奠基人。為紀(jì)念朱良漪先生矢志不渝推動(dòng)我國(guó)分析儀器事業(yè)發(fā)展的精神，以及激發(fā)企業(yè)及廣大科技工作者積極投身于分析儀器的創(chuàng)新工作中，由中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)設(shè)置、分析儀器分會(huì)承辦執(zhí)行了“朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎(jiǎng)”，共分為“創(chuàng)新成果獎(jiǎng)”和“青年創(chuàng)新獎(jiǎng)”兩個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。 “朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎(jiǎng)”的設(shè)立不只是對(duì)朱老的懷念與敬意，更是對(duì)分析儀器創(chuàng)新精神的堅(jiān)守與傳承。自2017年舉辦至今，“朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎(jiǎng)”已成功頒發(fā)五屆，先后有15項(xiàng)分析儀器創(chuàng)新成果、18位青年創(chuàng)新科學(xué)家獲獎(jiǎng)。
