DeepTech+2023實驗室自動化行業(yè)研究報告

關鍵結(jié)論2生命科學行業(yè)迫切需要一場工業(yè)革命，實驗室自動化的變革即將帶來曙光作使科研人員疲憊不堪，384孔板3實驗室自動化的核心技術來源于工業(yè)自動化耗材形態(tài)做材料選型等。實驗室自動化的底層技術路線主要包括以下幾個方面：4國外實驗室自動化已發(fā)展40多年，機械臂和工作站率先工作站商業(yè)化原型工作站商業(yè)化原型Biomek1000，由垂直機械臂、移液工具、洗板機單元、Masterflex泵、定位平臺和附件組成。具有單軸的機械臂，能夠以圓周方式室自動化機械臂系統(tǒng)。該設備成功銷Beckman、Hamilton、Tecan，都是以移液工作站為核心的整合方式。51.0階段：單一設備1.0階段：單一設備分實驗室仍處在這一階段。不同的實驗室場景處在自動化的不同階段2.0階段：工作站2.0階段：工作站量實驗室采用工作站形式自動化。TTA完整任務目標自動化與TLA全實驗的模式。這種形式目前使用最多的是醫(yī)學檢驗場景，如醫(yī)院檢驗科和第三方檢測實驗室（ICL常見生化檢測4.0階段：智能化復地進行。目前利物浦大學、伊利諾伊大學、GinkgoBioworks等已有案例應用。6替代的需求疊加工業(yè)自動化的人才供給需求端：國產(chǎn)替代是生命科學上游行業(yè)的長期需求供給端：實驗室自動化適合中國的工業(yè)自動化人才結(jié)構7限制自動化發(fā)展的因素主要包括投資回報率不足、產(chǎn)品難以滿足需求、需求非標準化、市場教育不夠充分等?中國醫(yī)學檢驗的自動化程度最高，其他場景的實驗室自動化水平仍然較低大多數(shù)實驗室自動化的程度還停留在單一設備階段，只有藥企、疾控中心、合成生物學公司等場景的少數(shù)實驗室實現(xiàn)了工作站形式的自動化。對于大多數(shù)普通實驗室?目前限制自動化發(fā)展的因素包括長期因素和短期因素（1）長期因素：人力成本低使得投資回報率不足據(jù)受訪者透露，多項目整合的流水線TLA一般1000萬以上，單項目的TTA一般在一千萬以內(nèi)，一個工作站的價格一般在100-300萬之間8限制自動化發(fā)展的因素主要包括投資回報率不足、產(chǎn)品難以滿足需求、需求非標準化、市場教育不夠充分等（2）長期因素：自動化產(chǎn)品在部分領域還無法滿足需求液體處理是自動化相對成熟的產(chǎn)品，市場上國內(nèi)外廠商品的操作則相對較少。而固體處理方面定制性高，價格昂貴，購買力不足。由于不同（3）長期因素：客戶需求非標準化實現(xiàn)自動化的前提是要先實現(xiàn)流程的標準化和模塊化。但由于生物和化學實驗的復雜（4）短期因素：市場教育不夠充分9實驗室自動化讓實驗人員專注于科學研究本身而非重復性實驗操作可重復性實驗室自動化讓實驗人員專注于科學研究本身而非重復性實驗操作數(shù)據(jù)準確性可追溯性效率安全企業(yè)圖譜：從商業(yè)模式看，中游的實驗室自動化廠商可大致分為產(chǎn)品商、系統(tǒng)集成商和細分場景應用商，目前國內(nèi)自動化領域主要的創(chuàng)業(yè)公司屬于系統(tǒng)集成商實驗室自動化產(chǎn)業(yè)鏈代表公司進口廠商國產(chǎn)廠商上游中游：標準化產(chǎn)品中游：系統(tǒng)集成商中游：細分場景解決方案核心競爭要素：產(chǎn)品商比拼性價比，系統(tǒng)集成商比拼掌握的核心設備多少，細分場景應用商比拼客戶群體數(shù)量某種特定的標準化產(chǎn)品。這類廠商專注于打磨技術和產(chǎn)品，進行儀器的同質(zhì)化標準化驗室自動化領域多數(shù)創(chuàng)業(yè)公司，如匯像科技、鎂伽科技、奔曜科技、晶泰科技等子生物學、細胞生物學、多組學等等。對于集成系統(tǒng)來說，掌握更多核心設備的廠商更有話語權和定價權。群體數(shù)量大的廠商會更占據(jù)優(yōu)勢。核心競爭要素：產(chǎn)品商比拼性價比，系統(tǒng)集成商比拼掌握的核心設備多少，細分場景應用商比拼客戶群體數(shù)量本自動化低溫存儲，青軟智控、明度智慧等公司做自動化相關軟件，管理實驗室的在一些非高端技術領域，如自動化移液工作站、生物樣本存儲等，國產(chǎn)品牌相對進口來說具有價格和售后服務的優(yōu)勢，未來有望率先實現(xiàn)國產(chǎn)替代。分子實驗細胞實驗室檢驗檢測檢驗檢測是主流，軟件領域與國外差距大硬件領域：液體工作站和機械臂整合系統(tǒng)是主流產(chǎn)品統(tǒng)高通量樣品分析，以及各種實驗室檢測前司也多數(shù)集中在液體處理工作站基礎上進行整合和應用開發(fā)。雖然有不少國產(chǎn)廠商提供自動化移液工作站，但在實際使用中，代替移液槍使用沒有問題，但由于穩(wěn)定性和開放性的原因還不能很好的集成到整套自動化流程計死角比較多，在功能完備性和靈活是主流，軟件領域與國外差距大軟件領域與國外差距較大生物樣本系統(tǒng)：產(chǎn)品的性能和滲透率有待提高自動化生物樣本系統(tǒng)涉及樣本存儲庫、轉(zhuǎn)運與配閉性、溫差控制、斷電解決方案這幾個關鍵性能應用場景：分子和細胞層面的實驗環(huán)節(jié)自動化相對比較成熟，動物層面實驗的自動化仍是空白分子層面實驗環(huán)節(jié)以標準化的樣品前處理為主，適合做標準化的產(chǎn)品細胞層面實驗環(huán)節(jié)涉及各種流程性實驗，適合做定制化整合系統(tǒng)動物層面實驗環(huán)節(jié)動物個體差異大，適合做人機結(jié)合的輔助性實驗系統(tǒng)終端用戶：具有高通量篩選需求的藥物研發(fā)和合成生物學公司是近期可以較快商業(yè)化的發(fā)力方向從終端用戶看，實驗室自動化最快能夠落地的方在多組學測序服務公司、大型CRO、藥企、平臺類合成生物學公司、部分進行高通量藥物篩選和合成生物學研究的科研機構、疾控中心、質(zhì)監(jiān)藥監(jiān)等部門以及部分政府買單的標桿實驗室項目等。單個實驗室平均花費1000萬人民幣來預估測算，市場規(guī)模在百億人民幣以上（此外，在具有高通量藥物篩選需求的藥企和CRO企業(yè)中已有實驗室自動化應用案例晶泰科技與禮來簽署藥物發(fā)現(xiàn)合作，以AI+實驗機器人驅(qū)動首創(chuàng)新藥研發(fā)鎂伽科技與義翹神州達成深度戰(zhàn)略合作匯像科技交付為英矽智能搭建的“AI+機器人全自動化實驗室”經(jīng)6個月建成的由AI輔助決策的全自動化機器人實驗室。該智能機器人在具有高通量細胞株篩選需求的合成生物學研發(fā)機構中已有實驗室自動化應用案例深圳合成生物學創(chuàng)新研究院的“合成生物研究重大科技基礎設施”（大設施）性化集成；關鍵技術裝備研制遵循紅藍軍路線，兼顧自主創(chuàng)新與吸收國外先進技浙江大學生物與分子智造研究院的“合成生物學自動化科學裝置”（iBioFoundry）細胞培養(yǎng)和生化測試等的各種實驗設備，實現(xiàn)合成生物學研究中從樣本智能存取、未來在微量反應體系的高通量實驗室自動化進程中，微流控芯片技術的進步和應用是重要的發(fā)展趨勢微流控芯片可在微納尺度進行自動化實驗微流控芯片具有縮短反應時間、提高反應通量、降低反應消耗的優(yōu)勢主要運用于細胞樣品的流式細胞儀技術（LuorescenceActivatedCellSorting,FACS）以及主要運用于組織切片樣品的熒光捕獲顯微切割（LaserCapture未來在微量反應體系的高通量實驗室自動化進程中，微流控芯片技術的進步和應用是重要的發(fā)展趨勢基于微流控芯片的自動化需求仍未被充分滿足，多步法微流控技術是微流控自動化大規(guī)模應用的瓶頸。當前主流的微流控技術是一步法，而實際上部分實驗的復雜性未來在微量反應體系的高通量實驗室自動化進程中，微流控芯片技術的進步和應用是重要的發(fā)展趨勢高通量單細胞微生物基因組學是多步法微流控技術的典型案例養(yǎng)即可從復雜微生物群落中獲取成千上萬個單細胞微生物的基因組信息，并組裝出高質(zhì)量的菌株水平基因組，從而能夠在不損失分辨率或廣泛物種適用性的基appliedtoahumangutmicrobiome，Science）微流控芯片的應用受限于傳感器技術合成生物學、抗體開發(fā)等實驗室自動化需求迫切的領域，也亟待微流控技術賦能合成生物學的DBTL循環(huán)需要構建工程化平臺以滿足高通量實驗需求合成生物學、抗體開發(fā)等實驗室自動化需求迫切的領域，也亟待微流控技術賦能微流控技術亦可用于高通量抗體篩選，提升篩選效率以上的抗體研發(fā)用戶都希望提升抗體篩選效率，并芯片自動化與機械自動化的結(jié)合或是實驗室自動化的終極形態(tài)芯片自動化與機械自動化技術形成高效互補技術機械臂、工作站自動化微流控芯片自動化優(yōu)勢適合場景具體實驗環(huán)節(jié)芯片自動化與機械自動化的結(jié)合或是實驗室自動化的終極形態(tài)合成生物學公司自動化改造的策略是，能夠用微流基于液滴微流控技術的“小設施”平臺基于液滴微流控技術的“小設施”平臺流式細胞儀8/天6/天3/天2/天基于自動化