从20年76台“3i奖优秀新品”，看质谱应用发展
质谱关键技术的突破，解决了特定应用场景中的核心瓶颈问题，便携、智能、在线、成像与单细胞分析，促使了质谱在科学研究、产业质控和公共治理中的应用飞跃。梳理20年来“3i奖-优秀新品”质谱获奖产品（获奖名录见附录1）的发展路径，可以看出，2006-2010年以GC-MS和LC-MS为主，主要应用于环境和食品领域实验室分析；2011-2015年，蛋白质组学、临床诊断和工业过程监测成为新焦点；2016-2020年，MALDI等成像技术、便携式设备涌现，促进了现场快检、成像分析和药物筛选应用成熟；2021-2024年，单细胞分析、全自动在线监测成为前沿方向。下面分别就相关领域的应用进行简单总结。
01.生命科学与临床医学
在“3i奖-优秀新品”的历届获奖名单中，生命科学与临床医学领域的质谱仪器从无到有、从边缘到主流的发展轨迹，清晰地勾勒出这一历史进程的技术脉络与产业逻辑。如广泛应用于蛋白质组学与代谢组学的Orbitrap Fusion、TripleTOF 6600等高分辨质谱，临床诊断与精准医疗方向的MALDImini-1、timsTOF SCP（单细胞），QTRAP 6500等高通量药物筛选系统（如timsTOF MALDI PharmaPulse）等。
1.1蛋白质组学与代谢组学领域应用
2005年，赛默飞$赛默飞世尔科技(TMO)$ （原热电公司）推出的首台商业化Orbitrap质谱仪LTQ Orbitrap，即获得了第一届“3i奖-优秀新品”。Orbitrap技术以其独特的静电场轨道阱设计，实现了超过100,000 FWHM高质量分辨率，良好的质量精度（<2 ppm）和灵敏度。第二届获奖产品中，安捷伦的 6520 Q-TOF系统和沃特世的Synapt HDMS系统也通过不同技术路径实现了高分辨检测。
高分辨质谱技术在很大程度上解决了传统质谱技术在蛋白质分析中面临灵敏度不足、分辨率有限、通量低下三大瓶颈，能够实现复杂生物样本中数千种蛋白质组成解析、低丰度蛋白识别、翻译后修饰（如磷酸化、糖基化）准确测定。
2011年赛默飞推出Orbitrap Elite，将扫描速度提升至每秒12张高分辨谱图。2014年SCIEX的TripleTOF 6600系统则通过超快扫描技术实现了数据非依赖采集，使单次进样可定量数千种蛋白质；该仪器也将代谢物鉴定从几百种扩展到数千种，覆盖了氨基酸、有机酸、脂质、激素等几乎所有代谢物类别。2018年SCIEX的M5 Microflow LC - OptiFlow™Turbo V源集成化高灵敏度质谱系统将纳流色谱与质谱联用，显著提高了蛋白质序列覆盖率和修饰位点鉴定准确性。2019年赛默飞的Orbitrap Eclipse引入了实时搜索、智能碎裂等AI算法，将质谱从“数据采集器”转变为“智能分析终端”。2023年的Orbitrap Astral更是将分辨率推至140万（m/z 200），内置的实时搜索引擎，可在数据采集过程中动态调整碎裂策略，最大化信息获取效率；通过机器学习算法分析海量质谱数据，预测化合物活性、毒性、代谢途径，实现虚拟筛选与实验验证的闭环优化。
1.2临床诊断与精准医疗领域
传统临床检验主要依赖免疫学方法（如ELISA、化学发光）和生化分析方法，存在交叉反应、线性范围窄、无法多组分同时检测等局限；质谱技术凭借其高特异性、宽线性范围、多组分并行分析能力，成为临床检验升级换代的必然选择。
2006-2011年间，质谱在临床主要用于新生儿遗传代谢病筛查（检测血斑中的氨基酸、酰基肉碱）、类固醇激素检测、维生素D定量等少数参考实验室。2011年毅新兴业推出的Clin-TOF临床飞行时间质谱获得“3i奖-优秀新品”，这是首款明确以“临床”命名的国产质谱，其设计充分考虑了临床环境的特殊需求：操作简化、通量提高、结果标准化，具有里程碑意义。
随着临床质谱在灵敏度提升（检测限从ng/mL降至pg/mL级）、自动化程度提高（集成在线样品制备、自动校准）、方法标准化推进（通过试剂盒、质控品、标准操作程序等保证实验室间结果可比），LC-MS/MS成为临床质谱的主流平台。2016年沃特世的Xevo TQ-XS和2017年安捷伦的Ultivo系统，均将三重四极杆质谱的灵敏度推至新高度，检测限达到fg/mL级别，可追踪痕量代谢产物，在治疗药物监测、毒物筛查领域获得广泛应用。2014年SCIEX的CESI 8000系统将毛细管电泳与质谱联用，为单克隆抗体、多肽药物的分析提供了新方案。
2019年布鲁克的timsTOF fleX系统将离子淌度分离与MALDI成像结合，实现了组织切片中代谢物、脂质、多肽的空间分布可视化；2021年timsTOF SCP单细胞质谱系统更是将分析单元从组织推进到单个细胞，揭示细胞异质性对疾病发生发展的影响。2020年岛津的MALDImini-1通过数字离子阱技术实现了小型化、低成本，让质谱从中心实验室走向门诊、社区医院成为可能。
1.3药物研发与筛选：质谱成为新药发现的加速器
质谱技术全面提升了药物研发各环节的效率和成功率。在靶点发现与验证阶段，化学蛋白质组学通过质谱鉴定药物分子在细胞内的作用蛋白，可发现其脱靶效应、阐明作用机制。2012年SCIEX的QTRAP 6500系统兼具三重四极杆的定量能力和线性离子阱的多级碎裂能力，特别适合蛋白质-小分子相互作用研究。2019年赛默飞的Orbitrap Eclipse进一步提高了交联质谱的解析能力，可描绘蛋白质-蛋白质相互作用的动态网络。2022年布鲁克的timsTOF MALDI PharmaPulse系统可在天然产物库、片段化合物库、DNA编码化合物库中快速发现苗头化合物；其核心优势在于：一是无标记检测，无需对化合物进行衍生化或标记；二是多参数并行，可同时测定化合物亲和力、细胞渗透性、代谢稳定性；三是超低样品消耗，每个样品点仅需纳升级体积。
质谱成像将药物及其代谢产物在组织中的空间分布可视化，直观展示靶向递送效果、器官毒性分布，具有独特优势。2018年融智生物的QuanTOFⅠ系统和2019年布鲁克的timsTOF fleX系统，均可实现亚细胞级别的药物分布成像，为剂型优化、给药方案设计提供直接证据。
02.气体检测
质谱技术对于满足环境能源等领域的对揭示污染物的化学组成、来源贡献、形成机制等深层信息的需求具有不可替代的优势。2010年禾信仪器的“在线气溶胶质谱仪 SPAMS 0515”获优秀新品奖，该系统采用软电离技术（如热脱附电子轰击电离、激光解吸电离），可在秒级时间内完成单个气溶胶颗粒的化学成分分析，同时测定粒径分布。2021年该公司又推出TAPI-TOF 1000热辅助等离子体电离飞行时间质谱仪，将挥发性有机物（VOCs）和半挥发性有机物（SVOCs）的在线检测能力提升到新水平，为臭氧前体物研究提供了利器。
2012年获奖的聚光科技$聚光科技(SZ300203)$ “Mars-550过程气体质谱分析仪”在工业过程监测中实现了三项关键突破：一是实时性大幅提升，通过多通道进样与快速扫描技术，可在1分钟内完成16个采样点的全组分分析，响应速度远超传统方法；二是具备工业级稳定性，通过抗震设计、电磁屏蔽及温度补偿算法，确保在恶劣工况下长期可靠运行；三是高度智能化，内置多种工业过程的专业模型，可自动识别异常、预警故障并辅助工艺优化。
03.食品与环境检测
以赛默飞、安捷伦、SCIEX、沃特世和岛津为代表的国际知名品牌，凭借其深厚的技术积累与卓越的仪器性能，主导着食品环境检测领域的高端与权威应用市场。从2007年赛默飞的TSQ Quantum GC，到2008年SCIEX的 QTRAP 5500 LC/MS/MS 系统与安捷伦的6460 三重串联四极杆液质联用仪，各品牌不断推出的新型号（如赛默飞2014年的TSQ 8000 Evo、安捷伦Ultivo）则在进一步追求更快的分析速度、更高的通量和更智能化的操作体验。
三重四极杆质谱仪以其超高的灵敏度（可达pg/mL乃至fg/mL级）、优异的稳定性和强大的抗基质干扰能力，成为应对最严苛检测标准（如欧盟、日本肯定列表）和进行复杂样本确证分析的“金标准”工具，广泛应用于政府、大型第三方检测机构以及高端食品企业的研发与质控中心，在农药多残留、兽药及其代谢物、持久性有机污染物、非法添加物鉴定等领域，提供了可靠的数据支撑和全球互认的方法基础。
东西分析的GC-MS系列（2007年GC-MS3100、2013年GC-MS3200）则在常规环境监测实验室逐步替代进口仪器。聚光科技（谱育科技）2020年推出的EXPEC 5230气相色谱-三重四极杆质谱联用和2022年的SUPEC 5240现场在线LC-MS/MS监测系统采用了专利的冷蒸发进样技术、集成前处理的可移动平台，降低了基质效应，实现了从水样采集到结果输出的全流程自动化；在兽残检测、重大活动水质保障、跨境河流污染追踪、饮用水源地保护等场景中发挥了关键作用。
04.应急与现场快检
质谱技术以其高特异性、宽检测范围与快速响应能力，有效满足了化学品泄漏及公共安全应急等场景的现场监测需求，推动风险防控从“事后处置”向“事前预防”前移。
聚光科技的Mars系列便携式GC-MS（2010年Mars-400）实现了从实验室到现场的突破，在突发环境事件应急监测中发挥了重要作用；系统重量轻，可在5分钟内完成自开机至结果输出的全过程，检测限达ppb级，支持对上百种挥发性有机物的现场识别。便携质谱持续向更轻便、更易用的方向发展。2017年，华仪宁创的“AMS-100移动式现场检测质谱分析仪”采用敞开式离子源，实现了固体、液体及气体样品的直接进样分析。同年，清谱科技的“Mini β小型质谱分析仪”进一步将重量降至5公斤，并采用纸喷雾离子源，使非专业人员也能在30秒内完成检测，极大拓展了在基层执法与现场筛查中的应用。2020年，盘福生物推出的“QitVenture 6便携式快速筛查质谱仪”结合了大气压化学电离与线性离子阱技术，尤其适用于极性及非挥发性化合物的快速分析；在公安禁毒实战中，该系统可在2分钟内完成尿液、唾液等样品中毒品及其代谢物的检测，灵敏度达5 ng/mL，远低于国家标准要求，并为应对新型合成毒品提供了有效的技术手段。
目前，便携式质谱已在环境应急、食品安全快速筛查、公共安全防控等多类现场场景中发挥重要作用，逐步构建起覆盖从监测预警到快速处置的现场技术体系。
05.元素分析与材料科学
与传统原子吸收光谱、原子发射光谱相比，电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）在检测限（可达ppt级）、多元素同时分析能力、同位素比值测定精度等方面具有不可比拟的优势。在工业质量控制领域，ICP-MS的应用正从实验室向在线、从通用向专用、从元素总量向形态分析快速演进。
2010年珀金埃尔默$珀金埃尔默(PKI)$ “NexION 300 ICP-MS”获奖，该系统采用三锥接口、四极杆离子偏转器和第三代反应池技术，有效克服了质谱干扰问题，实现了从超痕量到常量元素的宽动态范围（9个数量级）分析。在半导体行业，NexION 300可用于硅片、光刻胶、高纯化学品中数十种金属杂质的检测，检测限低至0.1ppt，满足了28nm及以下制程的纯度控制要求。2012年安捷伦“8800 ICP/MS/MS电感耦合等离子体串联质谱”能够彻底消除多原子离子干扰，实现超痕量元素的准确测定，在复杂基体（如钢铁、水泥、矿石、食品、环境）样品中痕量元素的测定。2024年衡昇质谱“iQuad 2300P全自动元素分析系统”获奖，该系统集成了微波消解、自动稀释、标准加入、内标校准等前处理和分析流程，实现了“样品放上-结果出来”的全自动化操作；在第三方检测、环境监测、食品检验等高通量实验室，iQuad 2300P将分析效率提高了3-5倍，同时保证了数据质量。
06.结论
“3i奖-优秀新品”的二十年获奖产品技术与应用发展轨迹充分表明，应用需求是技术创新的根本牵引，这一进程始终围绕解决应用中的核心瓶颈展开：通过追求更快的响应时间、更精的空间分辨、更高的分析通量、更全的数据维度，质谱技术不断突破传统实验室的边界，深度融入社会经济的关键领域。
从环境监测的现场化要求催生便携式质谱，到临床诊断的精准化需求推动高分辨与单细胞技术，再到工业智能制造的在线管控促进过程质谱的升级，展现了质谱技术从精密实验室仪器走向多元应用场景的发展脉络，回应了实际场景中核心挑战，形成需求牵引与技术驱动之间的良性循环。
二十年来，国产质谱从早期依赖进口、模仿跟随，到中期在特定领域实现突破，再到近年来在便携化、现场化、专用化等细分场景形成创新优势。国产质谱企业凭借对本土市场需求的深刻理解、对应用场景的快速响应能力，国产化率显著提升（从2006年的13.3%升至2024年的66.7%），正在完成从“追赶者”到“并行者”乃至“领跑者”的角色转变。
展望未来，通过人工智能与机器学习实现仪器自优化与数据深度挖掘，将样品前处理、分离分析与结果判读整合为“样本进-结果出”的一体化平台，针对精准医疗、环境暴露组学、工业互联网、公共安全防控等具体场景开发专用解决方案等快速发展，将继续推动质谱技术在人类健康、环境保护、工业生产和公共安全等领域发挥不可替代的作用，为推动高质量发展、建设健康中国和美丽中国提供坚实的技术支撑。
附录1：“3i奖-优秀新品”质谱类获奖产品名录
附录2：“3i奖-优秀新品”评选活动
为了全面、公正、客观地展现创新性国内外科学仪器新产品给广大国内用户，并激励仪器制造商持续创新，推出贴合用户需求的新产品，2006年仪器信息网即发起“3i奖-优秀新品”评选活动。该评选活动每年举行，今年正好是第20年。
每年通过仪器信息网新品首发栏目发布新品、参加“3i奖-优秀新品”评选活动的国内外仪器厂商将近300家，申报的新产品700台左右。经过300+位专家组成的评审团的公平公正评选，每年获得提名奖的新品数量维持在100台左右，比例20%；每年获得年度“优秀新品奖”的数量在10台左右，获奖比例小于2%。
历经20载春秋，该奖项已赢得用户、国内外仪器制造商及相关媒体的广泛关注与认可，逐步成为中国科学仪器行业内最具权威性的奖项之一，其获奖名录更被众多政府机构、用户单位所采信。
附录3：关于仪器及检测3i奖
仪器及检测3i奖，又名3i奖（创新innovative、互动interactive、整合integrative），是由信立方旗下网站：仪器信息网和我要测网联合举办的科学仪器及检验检测行业类奖项，是随着行业的发展需求，应运而生。从旗下第一个奖项优秀新品奖于2006年创办，3i奖为记录行业发展路上的熠熠星光，截至目前，已设置有12个常设奖项。
3i奖作为行业公益奖项，始终秉承着“公正、公平、公开 ”的原则，依托信立方长期合作的业内权威专家和数千万用户进行评审，遴选出代表技术发展趋势的创新产品、表彰科学仪器及检测行业表现卓越的企业、企业家和具有特殊贡献的研发人物等，弘扬正能量，促进行业高速发展。