兩蟲產(chǎn)業(yè)化路線圖：自主研發(fā)-突破壟斷-國家標準-細分市場
——訪朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎獲得者中科院生態(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”頒獎典禮在京隆重舉行，評選出“創(chuàng)新成果獎”3項，“青年創(chuàng)新獎”4名。中國儀器儀表學(xué)會分析儀器分會與儀器信息網(wǎng)聯(lián)合走訪了“朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎”獲得者，傾聽了解他們的獲獎感受、研發(fā)過程以及今后的研究方向。
本期的采訪對象是2021年度朱良漪分析儀器“創(chuàng)新成果獎”獲得者中國科學(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發(fā)的HK-8610兩蟲檢測自動識別系統(tǒng)，榮獲2021年度朱良漪分析儀器創(chuàng)新成果獎；作為兩蟲檢測技術(shù)團隊成員，中國科學(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)化重要推動者之一。
HK-8610兩蟲檢測自動識別系統(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“創(chuàng)新成果獎”，請介紹一下此次獲獎的成果，以及該成果的研發(fā)背景和初衷是什么？
安偉：賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲，簡稱“兩蟲”，是廣泛存在的水介傳播耐氯人畜共患的致病微生物。兩蟲指標，2006年已被納入國標成為強制檢測指標，但檢測方法源自美國EPA 1623方法，主要儀器和耗材被美國企業(yè)壟斷，樣品檢測成本高等缺點導(dǎo)致該指標項國標方法難以在行業(yè)大范圍普及。
中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，在國家水體污染控制與治理科技重大專項、國家自然科學(xué)基金等國家項目支持下，多年來持續(xù)對“兩蟲”檢測技術(shù)進行研發(fā)，并與北京華科儀科技股份有限公司合作，圍繞兩蟲“濾膜濃縮/密度梯度分離熒光抗體法”檢測，以降低設(shè)備和耗材成本為目標，重點就兩蟲檢測方法、儀器研制、自動識別等開展研發(fā)，成功推出首套基于人工智能技術(shù)的兩蟲檢測自動識別系統(tǒng)；該成果擁有自主知識產(chǎn)權(quán)十余項，突破國外技術(shù)壟斷，填補國內(nèi)技術(shù)空白，為我國從源頭到龍頭供水安全保障中“兩蟲”防控提供支持，徹底解決我國飲用水兩蟲檢測過程中檢測成本高、人工識別存在主觀性、設(shè)備及耗材依賴進口等諸多問題。
兩蟲檢測技術(shù)成果獲得中國科學(xué)院飲用水重點實驗室評估的好評
“自主研發(fā)->突破國外壟斷->納入國家標準”
儀器信息網(wǎng)：成果經(jīng)歷了怎樣的研制過程，取得了哪些里程碑式的進展，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年就啟動兩蟲檢測技術(shù)體系研究，一項科研成果具備產(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年左右的時間完成方法學(xué)開發(fā)和全國行業(yè)驗證評估，組織開發(fā)出的兩蟲檢測新方法—“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，打破國外技術(shù)壟斷，并先后納入行標、國標：于2018年被納入行標《城鎮(zhèn)供水水質(zhì)標準檢驗方法》CJ/T 141-2018，并于2020年完成國標驗證，被納入新版國標方法《生活飲用水水質(zhì)標準檢驗方法》GB 5750。
我們團隊在國家水專項的支持下，從2008年開始經(jīng)歷了三個五年計劃全國大范圍的連續(xù)水質(zhì)調(diào)查，范圍涵蓋我國長江、黃河等七大主要流域，以及西南、浙閩、西北等13個小流域重要斷面，流域覆蓋國土面積達80%以上；調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，我國地表水水源普遍存在“兩蟲”，兩蟲的檢出率超過45%；該方法為我國水質(zhì)調(diào)查提供了低成本高效的技術(shù)支撐，為標準更新提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并同時在全國多個行業(yè)部門驗證了方法的有效性。這個方法能實現(xiàn)大范圍驗證，是件很不容易的事情。
其次，實現(xiàn)了樣品前處理方法實現(xiàn)儀器裝備化，針對高濁度水采用沉淀離心和低濁度水采用膜過濾溶解純化的方法，多重通路創(chuàng)新設(shè)計，實現(xiàn)替代美國壟斷的囊過濾的純化方法。這一點能大幅降低成本。
另外，組織開發(fā)基于人工智能技術(shù)的兩蟲自動識別系統(tǒng)，實現(xiàn)人工智能圖像處理自動識別代替人工肉眼識別；基本形成了從“方法-設(shè)備-系統(tǒng)”的“兩蟲”檢測一體化設(shè)備和人工智能輔助識別系統(tǒng)開發(fā)，具備了市場化和應(yīng)用推廣的前提與基礎(chǔ)。這一點能夠總算能夠領(lǐng)先國外一步。
儀器信息網(wǎng)：成果實現(xiàn)了怎樣的創(chuàng)新突破，解決了什么樣的關(guān)鍵問題，面向的主要用戶有哪些？
安偉：兩蟲檢測技術(shù)成果的技術(shù)創(chuàng)新點主要集中在四個創(chuàng)新點：
創(chuàng)新點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，大幅降低了檢測耗材成本；
創(chuàng)新點2：針對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/濾芯過濾的方法，既解決了高濁度水成本問題，還提高了高濁水濃縮環(huán)節(jié)的回收率；
創(chuàng)新點3：依據(jù)現(xiàn)有國標，國際產(chǎn)品所需樣品量為原水20L，出水100L；依據(jù)新國標，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4：基于人工智能技術(shù)的兩蟲自動識別系統(tǒng)，實現(xiàn)人工智能圖像處理自動識別代替人工肉眼識別；徹底解決傳統(tǒng)分析方法的費時、效率低、依賴經(jīng)驗等難題，降低兩蟲識別門檻，提高檢測效率。
另外，兩蟲檢測產(chǎn)品面向的主要用戶有：疾控中心、供水系統(tǒng)、第三方檢測、環(huán)境監(jiān)測、科研院所、相關(guān)水質(zhì)檢測/監(jiān)測單位等。
中科院生態(tài)環(huán)境中心“兩蟲”檢測科技成果實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣
儀器信息網(wǎng)：成果當前的產(chǎn)業(yè)化情況如何，取得了怎樣的經(jīng)濟效益或社會效益，未來的市場前景如何？
安偉：截至目前，兩蟲檢測產(chǎn)品已經(jīng)在地市級疾控中心、供水水質(zhì)監(jiān)測研究所、第三方檢測公司、以及相關(guān)科研院所等數(shù)十余家單位得到應(yīng)用，受用戶好評及肯定；而且，使用用戶的應(yīng)用實踐證明了本項目成果產(chǎn)品的成熟度及可靠性。
尤其，全國疾病預(yù)防控制中心、相關(guān)主力水廠、地縣級城市集中式地表水飲用水水源地、環(huán)境水質(zhì)第三方檢測機構(gòu)等每一類細分市場的潛在目標客戶群體數(shù)量都是數(shù)千家量級的，因此，兩蟲檢測產(chǎn)品未來市場空間是非常龐大的；較于國外產(chǎn)品來看，本項目成果產(chǎn)品的設(shè)備成本及耗材成本均具有競爭力，尤其進口設(shè)備耗材受疫情影響，需要冷鏈運輸，以及存在很高耗材斷貨的風(fēng)險。在新版飲用水國標GB 5749-2022發(fā)布背景下，將具有巨大的市場潛力及應(yīng)用前景，未來能為國家節(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)濟價值和社會價值。
儀器信息網(wǎng)：圍繞成果及相關(guān)技術(shù)，貴單位后續(xù)還將開展哪些創(chuàng)新工作？
安偉：首先，借此表達一下，這個問題是重點，我們將持續(xù)完善和改進這個技術(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的研究，在產(chǎn)品改進、方案優(yōu)化以及相關(guān)細節(jié)技術(shù)點進一步完善升級等若干方面都將開展有效工作。
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產(chǎn)業(yè)化成果——污水中病毒檢測系統(tǒng)，正在順利推進；該產(chǎn)品實現(xiàn)了高通量的污水病毒檢測，可實現(xiàn)對污水中病毒的快速監(jiān)測和預(yù)警，主要基于鋁鹽混凝沉淀法，結(jié)合 qPCR 檢測技術(shù)，建立了一種可靠、經(jīng)濟、便捷的病毒富集及檢測方法，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方法標準》，算是兩蟲檢測技術(shù)成功轉(zhuǎn)化的另外一個“翻版或典范”。
最后，基于個人過去求學(xué)及科研工作的背景與經(jīng)驗，深刻感觸到，經(jīng)過這么多年積累，中國科學(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，國家相關(guān)部門及行業(yè)對科研成果產(chǎn)業(yè)化過程的支持力度越來越大，合作各方對科研成果產(chǎn)業(yè)化具體分歧協(xié)調(diào)管控越來越智慧、越來越有效，相信將會有越來越多的科技成果能實現(xiàn)很好產(chǎn)業(yè)化。但是，要把技術(shù)成果真的轉(zhuǎn)化好是一個很有挑戰(zhàn)的事情，也歡迎與社會各界朋友一起探討與分享科研成果轉(zhuǎn)化的經(jīng)驗。謝謝！
關(guān)于“朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎”
朱良漪，原機械部國家儀表總局副局長、中國儀器儀表學(xué)會分析儀器分會名譽理事長，是儀器儀表和自動化控制領(lǐng)域最早的開拓者，影響中國儀器儀表和自動化控制行業(yè)發(fā)展的奠基人。為紀念朱良漪先生矢志不渝推動我國分析儀器事業(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，由中國儀器儀表學(xué)會設(shè)置、分析儀器分會承辦執(zhí)行了“朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎”，共分為“創(chuàng)新成果獎”和“青年創(chuàng)新獎”兩個獎項。 “朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎”的設(shè)立不只是對朱老的懷念與敬意，更是對分析儀器創(chuàng)新精神的堅守與傳承。自2017年舉辦至今，“朱良漪分析儀器創(chuàng)新獎”已成功頒發(fā)五屆，先后有15項分析儀器創(chuàng)新成果、18位青年創(chuàng)新科學(xué)家獲獎。
