量子检测仪

2月24日，北京市水利自动化研究所发布《北京市水利自动化研究所采购基于量子点光谱传感技术的“水环境侦察兵”项目（设备扩增）项目单一来源公告》。公告称，北京市水利自动化研究所拟采购100套由芯视界（北京）科技有限公司开发的第四代量子点光谱水质检测仪芯禹系列地表水监测终端QW-S024P0，预算金额达1536 万元。据了解，由芯视界（北京）科技有限公司开发的第四代量子点光谱水质检测仪芯禹系列地表水监测终端QW-S024P0，能够满足采购方所有技术要求。其水质监测设备将传统光谱仪缩小到手机摄像头大小，具有微小（低于5千克）、便携、超低功耗（小于1瓦，可连续运行4-5个月）、无二次污染、运行维护成本低（具备自清洁功能、无需专业人员维护）等特点。该设备具有目前在用的水质监测设备不具备的特点，可满足北京市水环境智能监测需求，起到“水环境侦察兵”的作用。以下为公告详情：北京市水利自动化研究所采购基于量子点光谱传感技术的“水环境侦察兵”项目（设备扩增）项目单一来源公告一、项目信息采购人：北京市水利自动化研究所项目名称：基于量子点光谱传感技术的“水环境侦察兵”项目（设备扩增）拟采购的货物或服务的说明：　当前，北京市水环境监管手段智能化水平有待提高，水质监测站点覆盖广度及数据有限，各级河长及水务管理和执法人员主要采用人工拉网式巡查的方式排查河道污染源，人力投入巨大，难以做到全天候连续、全覆盖，且容易存在巡查时不排、巡查过后偷排、捕捉排污事件有效性不高等问题，不能满足精细化管理需求的状况。为了达到规范要求和地表水质实时在线监测的实际需要，此项目主要内容是为北京市水务扩增购置水质在线监测设备，提高对北京市地表水环境质量监测能力。本项目拟采购100套实时水质自动在线监测设备（终端设备—量子点光谱水质检测仪）。本项目为扩增项目，拟采用升级版量子点光谱水质检测仪，功能进一步优化。应增加相关监测指标和功能，包括：太阳能供电、设备状态自动监测及报警、在线升级、自主清洁、北斗定位、4G数据传输等。拟采购的货物或服务的预算金额：1536 万元(人民币)采用单一来源采购方式的原因及说明：1.由芯视界（北京）科技有限公司开发的第四代量子点光谱水质检测仪芯禹系列地表水监测终端QW-S024P0，能够满足采购方所有技术要求。其水质监测设备将传统光谱仪缩小到手机摄像头大小，具有微小（低于5千克）、便携、超低功耗（小于1瓦，可连续运行4-5个月）、无二次污染、运行维护成本低（具备自清洁功能、无需专业人员维护）等特点。该设备具有目前在用的水质监测设备不具备的特点，可满足北京市水环境智能监测需求，起到“水环境侦察兵”的作用。2.该设备应用的量子点光谱仪技术，经教育部科技查新工作站查新，无相同或类似的文献报道。详见附件1《科技查新报告》（报告编号：2020-0468）。由基于量子点光谱传感技术的水质监测设备与开发的软件系统共同组成水环境原位实时在线监测系统，经中国科学院文献情报中心查新，无相同或类似研究。详见附件2《科技查新报告》（报告编号：2019-1491）。3.该设备采用的6项技术均获得实用新型专利，专利权人均为芯视界（北京）科技有限公司，专利如下：（1）适用四季变化的水体检测装置，专利号：ZL 2018 2 2208474.1（见附件3）；（2）适应复杂水体环境的水体检测装置，专利号：ZL 2018 2 2208448.9（见附件4）；（3）一种光谱型水质检测装置，专利号：ZL 2018 2 2208941.0（见附件5）；（4）水质监测系统，专利号：ZL 2018 2 0131962.4（见附件6）；（5）光谱检测装置，专利号：ZL 2019 2 2452792.7（见附件7）；（6）清洁装置和水质监测设备，专利号：ZL 2019 2 2452795.0（见附件8）。综上所述，该项目符合《中华人民共和国政府采购法》第三十一条第一款“符合只能从唯一供应商处采购的货物或者服务，可以依照本法采用单一来源方式采购”规定的情形，拟采用单一来源方式从芯视界（北京）科技有限公司采购。二、拟定供应商信息名称：芯视界（北京）科技有限公司； 地址：北京市海淀区成府路45号中关村智造大街A座三层303三、公示期限　2021-02-25 00:00至 2021-03-04 00:00四、其他补充事宜：本公示同时在中国政府采购网、北京市政府采购网、北京市水务局网站发布。五、联系方式1.采购人联 系 人：贾陆璐联系地址：北京市海淀区翠微路甲3号联系电话：010-566958482.财政部门联 系 人：北京市财政局采购处联系地址：北京市通州区承安路3号联系电话：010-555924053.采购代理机构联 系 人：北京江河润泽工程管理咨询有限公司联系电话：010-53105841附件：1、专家论证意见及专家姓名、工作单位、职称；(1) 专业人员签到表.pdf(2) 单一来源公示及专家论证意见.pdf2、评审专家和代理机构分别出具的招标文件无歧视性条款、招标过程未受质疑相关意见材料；3、其他附件；(1) 附件1-8：科技查新报告、实用新型专利证书.pdf需要采购的产品或服务清单：序号设备名称单位数量1终端设备---量子点光谱水质检测仪套100专业人员签到表.pdf附件1-8：科技查新报告、实用新型专利证书.pdf单一来源公示及专家论证意见.pdf

近日，英国科学家首次展示了一种新型激光雷达系统，其使用量子探测技术在水下获取3D图像。该系统拥有极高的灵敏度，即便在水下极低的光线条件下也能捕获详细信息，可用于检查水下风电场电缆和涡轮机等设备的水下结构，也可用于监测或勘测水下考古遗址，以及用于安全和防御等领域。 在水下实时获取物体的3D图像极具挑战性，因为水中的任何粒子都会散射光并使图像失真。基于量子的单光子探测技术具有极高的穿透力，即使在弱光条件下也能工作。在最新研究中，研究人员设计了一个激光雷达系统，该系统使用绿色脉冲激光源来照亮目标场景。反射的脉冲照明由单光子探测器阵列检测，这一方法使超快的低光检测成为可能，并在光子匮乏的环境（如高度衰减的水）中大幅减少测量时间。激光雷达系统通过测量飞行时间（激光从目标物体反射并返回系统接收器所需的时间）来创建图像。通过皮秒计时分辨率测量飞行时间，研究人员可以解析目标的毫米细节。最新方法还能区分目标反射的光子和水中颗粒反射的光子，使其特别适合在高度浑浊的水中进行3D成像。他们还开发了专门用于在高散射条件下成像的算法，并将其与图形处理单元硬件结合使用。在3种不同浊度水平下的实验表明，在3 m距离的受控高散射场景中，3D成像取得了成功。量子检测技术在陆地上的应用，较多见诸报道。其实这种技术在水下的应用，同样空间广阔。例如，利用它进行海底地形勘测、水下考古、海底设备检测等等。不过，将这种技术应用于水下，绝对不意味着将其直接“照搬”。以在海洋中的应用为例，需要考虑海水的腐蚀性、洋流的运动、海底光照条件等多种特殊因素。因此需要使用特殊的耐腐蚀材料，进行特殊的设计，以更加适应水下环境的应用。

2023年10月4日，瑞典皇家科学院宣布，美国麻省理工学院的蒙吉巴文迪（Moungi G. Bawendi）、美国纳米晶体科技公司的阿列克谢埃基莫夫（Alexei I. Ekimov）和美国哥伦比亚大学的路易斯布鲁斯（Louis E. Brus）荣膺2023年诺贝尔化学奖，表彰他们 “发现和合成量子点”的科学贡献。在当今的材料应用领域中，纳米科学技术发展中的多个里程碑式工作来自于量子点相关研究。量子点（Quantum dots， QDs）已经成为备受瞩目的技术革命之一。图1. 化学家Moungi Bawendi（左）、化学家Louis Brus（中）和物理学家Alexei Ekimov（右）一、量子点是什么？量子点是一类半导体纳米微晶（Semiconductor Nanocrystals），简单来说，量子点是肉眼看不到的、极其微小的无机纳米晶体，直径在2-10nm。每当受到光或电的刺激，量子点便会发出有色光线，我们所看到的光线的颜色由量子点的组成材料和大小形状决定，一般来说，通过改变量子点晶体的尺寸可以改变发光颜色。具体而言，由不同的元素组成+量子点的方式进行命名，如“碳量子点”“硅量子点”。Alexei Ekimov是发现量子点的第一人，1981年他发现用氯化铜着色的玻璃，如果氯化铜颗粒大小不一样，玻璃颜色则会不一样，颗粒越小则越蓝，证实了量子点的尺寸发光效应。一般量子点颗粒越小，会吸收长波，颗粒越大，会吸收短波。比如2nm大小的量子点，可吸收长波，显示出蓝色。8nm大小的量子点，可吸收短波，呈现出红色。二、量子点在食品安全检测领域的应用因为量子点具有可调荧光和高光稳定性等独特特性，这些特性使其在食品安全检测中比传统荧光标记物更具优势。量子点的荧光可随尺寸和组成的改变而调节，从而实现对不同目标物的特异性检测。作为迄今为止人类发现的最优秀的发光材料，量子点已在食品安全检测领域展现出巨大潜力。首先，列举一些研究的范围：（1）检测食品中的食源性致病菌。目前，已确认30余种病原微生物可导致食源性疾病，其中细菌感染引发住院和死亡的人数最多。致病性大肠杆菌是一类常见的致病菌，是我国居民腹泻的首要病原菌，更是国际公认的卫生监测指示菌。目前有报道显示碳量子点（carbon quantum dots，CQDs）可用于检测大肠杆菌。也可以用于检测金黄色葡萄球菌、牛奶中沙门氏菌等。（2）检测食品中的生物毒素。生物毒素是生物机体分泌代谢或半生物合成的、不可自复制的有毒化学物质，由生物毒素引起的食物中毒已引起各国高度重视。目前有报道显示CQDs可用于黄曲霉毒素等的检测。（3）检测食品中的农药残留。（4）检测食品中的兽药残留。（5）检测食品中的重金属离子。（6）检测食品添加剂。量子点不仅在食品安全检测领域的研究工作很多，也有已经成型的检测仪器产品：（1）量子点微球荧光定量检测仪：通过将量子点包裹进纳米级微球中，制备出新型标记材料，能够实现对目标物的精准捕捉和定量检测。量子点微球荧光定量分析仪（力德力诺，点击图片可直达）量子点微球荧光定量分析仪的检测项目检测类别检测项检测样本 真菌毒素黄曲霉毒素B1粮食、饲料原料、花生、油呕吐毒素粮食、饲料原料、花生、油玉米赤霉烯酮粮食、饲料原料、花生、油赭曲霉毒素A粮食、饲料原料、花生、油兽药残留氟苯尼考鸡肉、鸡蛋、鱼肉金刚烷胺畜禽组织、禽蛋氯霉素水产组织、蜂蜜恩诺沙星畜禽和水产组织呋喃唑酮水产组织、蜂蜜呋喃它酮蜂蜜氧氟沙星畜禽和水产组织孔雀石绿水产组织磺胺总量 畜禽和水产组织农药残留多菌灵果蔬吡虫啉果蔬克百威果蔬啶虫脒果蔬多效唑果蔬腐霉利果蔬灭蝇胺果蔬（2）量子点荧光定量检测仪：应用竞争抑制免疫层析的原理，通过检测线荧光定量卡中的荧光强弱程度，定量分析真菌毒素、兽药残留、瘦肉精、抗生素、动物疫病、农药残留、临床检查项目等。量子点荧光定量检测仪（深芬仪器，点击图片可直达）量子点荧光定量分析仪检测项目：（1）真菌毒素残留类（黄曲霉毒素、呕吐毒素、玉米赤霉烯酮、赭曲霉毒素A等）。（2）激素残留类（莱克多巴胺、克伦特罗、沙丁胺醇、己烯雌酚等）。（3）水产品安全类（呋喃妥因代谢、呋喃西林代谢、呋喃它酮代谢、呋喃唑酮代谢、孔雀石绿、氯霉素）。（4）抗生素残留类（磺胺、喹诺酮、喹乙醇等）。（5）其他（食品有毒有害物质、非法添加物类、水质监测等）。另有晶格创研生物技术（北京）有限公司以及江西维邦生物科技有限公司也生产量子点荧光定量快速检测产品。三、展望量子点在食品安全检测领域的应用研究探索工作还在不断推进，相信未来会不断推出新的产品。另外，量子点成像芯片的研究在2024年也有了新的突破，据报道，2024年3月，光谷实验室联合科研团队（华中科技大学实验室、温州实验室）研发的胶体量子点成像芯片（也称“视觉芯片”）已实现短波红外成像。目前，已完成小试、中试，可大面积加工，兼容12寸CMOS晶圆制备工艺，同时成本极低，有望颠覆市场。在食品检测、半导体检测等工业应用中，基于短波红外成像的机器视觉如同机器的“眼睛”，具有重要意义。联合科研团队先后突破了材料-器件-电路-集成-系统5个关键环节，突破传统工艺限制，开拓全新工艺路线，低温一体化集成，开发研制出国内首款量子点红外成像样机，售价将只有国外的1%，成本大大降低。将这种“视觉芯片”装到手机、检测器上，可以“穿透”介质，看到肉眼看不到的“真相”。参考资料：神奇的纳米发光材料.朱邦尚.澎湃新闻，2023年11月18日碳量子点及其荧光探针在食品安全检测应用中的研究进展.杨茂杰等.食品科学，2023年44卷光谷实验室颠覆性技术突破，量子点芯片成本将降低90%以上.长江日报，2024年3月7日