SHIMADZU岛津分析电子天平技术综述

一、引言

岛津制作所（SHIMADZU）成立于1875年，总部位于日本京都，是综合精密仪器制造商。在电子天平领域，岛津拥有超过百年的技术积累，其分析电子天平产品以高精度、高稳定性和先进的人机交互设计著称，广泛应用于制药、化工、食品、科研等对称量精度有严格要求的领域。

岛津分析电子天平产品线覆盖从0.01 mg级半微量天平到0.1 mg级常规分析天平，形成了以AP系列为旗舰、AU系列为经典、AT系列为普及、UW/UX系列为精密电子天平补充的完整产品矩阵。近年来，岛津通过持续的技术创新，将AP系列的最小称量值从20 mg突破至13 mg，在0.01 mg级分析天平中达到行业水平。

二、产品系列与技术架构

2.1 AP系列——旗舰级分析天平

AP系列是岛津分析天平的最新旗舰产品，于2017年发布。该系列以UniBloc整体模块传感器为核心，提供从0.01 mg到0.1 mg的最小显示精度，覆盖120 g至320 g的称量范围。

AP系列在2021年推出了配备自动门和非接触式传感器的高阶AP W-AD系列。2025年11月，岛津进一步发布了AP W-AD ex和AP W ex系列共8款新型号，将最小称量值从20 mg降低至13 mg。该数值是依据欧洲药典、美国药典和日本药典的重复性测试程序确定，并在出厂检验中得以验证。

主要型号与技术规格：

数据来源：

AP系列普遍配备OEL点阵显示屏、USB Host/Device双接口和RS-232C串口。温度稳定性指标达到±2 ppm/°C（10~30°C范围），工作环境温度范围为5~40°C。

2.2 AU系列——经典分析天平

AU系列是岛津的经典分析天平产品线，以成熟稳定的技术方案和可靠的称量性能著称。该系列包含AUW、AUX、AUY三个子系列，均提供0.1 mg的最小显示精度。

主要型号与技术规格：

数据来源：

AU系列在校准模式上提供了丰富的选择：PSC（全自动校准） 可根据温度变化自动执行校准；Clock-CAL（定时校准） 可在预设时间自动校准；同时支持内置砝码或外部砝码校准。

2.3 AT系列——普及型分析天平

AT系列是岛津面向常规分析实验室推出的普及型分析天平，包含ATX（内置砝码电动校正）和ATY（外部砝码校正）两个子系列。该系列以性价比高、操作简便为主要特点。

主要型号与技术规格：

数据来源：

AT-R系列在响应性与稳定性之间提供了5级可调设定，用户可根据称量粉末、液体等不同样品的需求，在“重视响应性（R）"和“重视稳定性（S）"两种模式间方便切换。

2.4 UW/UX系列——精密电子天平

UW/UX系列定位为精密电子天平，精度为0.001 g至0.1 g级别，量程覆盖220 g至8,200 g。该系列适用于对精度要求低于分析天平但需要较大称量范围的场景。UW系列内置校准砝码，UX系列为外部校准。

三、核心技术优势

3.1 UniBloc整体模块传感器

岛津分析天平的核心技术之一是UniBloc整体模块传感器。该传感器采用一体化加工成型工艺，将传统天平中分散的多个机械部件集成为一个整体模块。相比传统传感器，UniBloc技术具有以下优势：

• 高抗冲击性：整体结构减少了因意外过载或跌落导致的传感器损坏风险

• 快速响应：传感器质量小、刚性高，可实现2~3秒的快速稳定

• 优秀稳定性：从根本上抑制了气流等外部干扰的影响，即使在通风柜内也能稳定使用

3.2 行业的最小称量值（13 mg）

最小称量值（Minimum Weight）是依据药典规定、通过重复性测试确定的——它并非简单地等于最小显示值，而是保证称量结果符合法定精度要求的低样品量。岛津AP W-AD ex和AP W ex系列通过优化重量检测机制与控制软件，将最小称量值从20 mg降低至13 mg。对于最小显示精度为0.01 mg的分析天平而言，13 mg是目前同级别产品中的行业水平。

这一突破对于制药和原料药（API）生产商具有重要工程价值——在样品量极其有限的研发或质控场景中，更低的最小称量值意味着可用更少的样品完成符合药典要求的称量，从而降低珍贵原料的消耗。

3.3 智能自动化与无接触操作（AP W-AD系列）

AP W-AD ex系列标配非接触式感应开关和智能自动门：

• 非接触式感应：用户可在手持样品或刮勺的情况下，通过非接触传感器完成开门/关门、去皮归零、数据输出、离子发生器开关等操作。这一设计既提升了工作效率，也减少了操作人员与天平的直接接触，有助预防感染和降低交叉污染风险。

• 智能自动门：玻璃门开关时间仅需1秒，且具备开关范围记忆功能，可根据使用的容器和样品自定义门的开度，将外部气流影响降低。

3.4 可移动式防风内板

AP W-AD系列0.01 mg机型标配可移动式防风内板。通过上下移动内板，用户可根据容器高度调整称量室的有效体积——称量室体积越小，对流和气流干扰的影响越小。内板可以5 mm为单位调整高度，取下后还可安装比重测定套件（SMK-601）进行比重测定。

3.5 AP Holder——直接容器称量

AP系列标配AP样品架（AP Holder） ，可将容量瓶等容器直接置于称量盘上方进行称量。与传统称量纸方式相比：

• 省去转移步骤：样品可直接称入最终容器，无需从称量纸转移

• 避免污染：减少了样品转移过程中的污染和损失风险

• 消除静电：配合选配离子发生器STABLO™-AP，离子辐射可有效消除包括玻璃容器底部等静电盲区

3.6 法规符合性与数据管理

岛津分析天平在数据管理方面全面支持GLP/GMP/ISO合规要求：

• 校准记录：自动记录校准的时间与日期，形成可追溯的校准日志

• 合格判别功能：可预先设定上下限值，称量结果自动显示合格、过量或不足

• Windows直通视窗：测定数据可直接传输到Windows应用程序（如Excel），无需安装额外软件

• 多单位转换：支持包括g、mg、kg、lb、oz等在内的22种测量单位

3.7 多重校准模式

岛津分析天平提供了业内丰富的校准模式组合：

• PSC（全自动校准） ：当环境温度发生变化时，天平自动执行校准

• Clock-CAL（定时校准） ：可在预设时间自动执行校准

• 一键校准：只需一按键即可随时进行校准

• 内置/外部砝码可选：ATX系列内置电动校正砝码，ATY系列标配外部校正砝码

四、应用范围

岛津分析电子天平以其多样化的产品线和灵活的功能配置，覆盖了从高阶研发到常规质控的广泛称量应用场景。

4.1 制药与生物医药

制药行业是岛津分析天平最核心的应用领域。AP系列13 mg的最小称量值使其特别适用于：

• 原料药（API）研发与生产：在样品量极其有限的早期研发阶段，低至13 mg的最小称量值可大幅减少珍贵原料的消耗

• 药典合规性测试：依据欧洲药典、美国药典和日本药典的重复性测试程序进行称量

• 处方配制（Recipe Compounding） ：AP系列内置处方配制功能，支持多组分精确配比

• HPLC缓冲液配制：AP系列内置HPLC缓冲液配制功能

• 浓度配制与摩尔换算：支持浓度配制和摩尔换算功能

4.2 化学与精细化工

在化工领域，岛津分析天平广泛应用于：

• 催化剂与添加剂称量：高精度称量确保催化反应配比的准确性

• 配方研发：多组分精确配比，支持新材料的开发

• 质量控制：配合合格判别功能，实现原料与成品的快速质检

4.3 食品与农产品检测

岛津分析天平在食品检测中用于：

• 营养成分分析：精确称量样品用于蛋白质、脂肪、维生素等成分测定

• 添加剂与污染物检测：微量添加剂的精确称量

• 计数与个数测定：通过个数测定功能实现均一产品的批量计数

4.4 科研与高等教育

岛津分析天平是各类研究实验室的基础设备：

• 学术研究：化学、材料、生物等学科的日常称量需求

• 教学实验：AT系列以高性价比成为高校实验室的常见选择

• 环境监测：大气颗粒物、水样残渣等的精确称量

4.5 电子与新材料

在电子材料和新型材料领域：

• 电极材料称量：锂电正负极材料的精确配比

• 贵金属与稀土元素分析：微量样品的精确称量

• 薄膜材料质量测定：配合比重测定套件进行材料密度分析

五、总结

岛津分析电子天平以其UniBloc整体模块传感器技术、行业领航的13 mg最小称量值、智能自动化操作和全面的法规符合性为核心技术特征，构建了从AP旗舰系列到AU经典系列、AT普及系列的完整产品矩阵。

其核心技术优势可概括为：

1. 高精度与高稳定性：UniBloc传感器实现0.01 mg级精度和2秒快速响应，温度稳定性达±2 ppm/°C

2. 行业领航的最小称量值：AP系列最小称量值低至13 mg，为0.01 mg级分析天平中的行业领航水平

3. 智能化操作：非接触传感器、智能自动门、可移动式防风内板，大幅提升称量效率与安全性

4. 法规符合性：全面支持GLP/GMP/ISO，校准记录自动存档，合格判别功能

5. 灵活的数据管理：Windows直通视窗、多单位转换、RS-232C与USB双接口

在应用层面，岛津分析天平覆盖了从制药与生物医药（原料药研发、药典合规测试）到化学化工（配方研发、质量控制），再到食品检测、科研教育和新材料开发的广泛场景。凭借其在精密称量领域积累的深厚技术底蕴，岛津持续为全球用户提供高精度、高可靠性的称量解决方案。