復(fù)雜深邃的生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)因技術(shù)壁壘高、驗(yàn)證周期長等特點(diǎn)長期被視為“慢產(chǎn)業(yè)”，摩爾定律在這一領(lǐng)域幾乎“失靈”，但其內(nèi)在的變革潛能正伴隨新興技術(shù)的革新而加速釋放。通過自動(dòng)化升級與數(shù)據(jù)智能的深度賦能，實(shí)驗(yàn)室科研效率獲得快速提升，海量生物信息中蘊(yùn)藏的規(guī)律與價(jià)值也正在被逐步解鎖，為產(chǎn)業(yè)突破臨界點(diǎn)積蓄能量。

　　盡管實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化與數(shù)智化發(fā)展仍處于早期階段，距離實(shí)現(xiàn)“黑燈實(shí)驗(yàn)室”的終極愿景尚有長路，但已展現(xiàn)出非凡潛力，成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)跨越式升級的核心驅(qū)動(dòng)力。

　　為了解醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室在自動(dòng)化和數(shù)智化建設(shè)上的最新進(jìn)程，國內(nèi)企業(yè)當(dāng)下在商業(yè)模式上的摸索與沉淀，實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化與數(shù)智化產(chǎn)品在各個(gè)領(lǐng)域和場景的發(fā)展成熟度、應(yīng)用深度、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢解決方案、未滿足的需求以及未來趨勢，動(dòng)脈智庫撰寫了《2025實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化行業(yè)研究報(bào)告》。

　　核心觀點(diǎn)：

　　實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化賽道多數(shù)企業(yè)仍處于發(fā)展相對早期階段：龍頭企業(yè)仍未出現(xiàn)，本土企業(yè)在與國外相關(guān)企業(yè)搶占市場份額的道路上仍有諸多挑戰(zhàn)待突破。2024年初至今，賽道13家新一輪融資總額20.9億元。其中，以軟硬結(jié)合、定制化業(yè)務(wù)為特色，提供實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化整體解決方案的企業(yè)最受市場關(guān)注。

　　不局限特定商業(yè)模式，軟硬結(jié)合、標(biāo)準(zhǔn)品+定制化雙策略滿足市場客戶需求，豐富自研產(chǎn)品，橫向拓展多領(lǐng)域應(yīng)用場景或縱深深耕，孵化投資初創(chuàng)企業(yè)與靈活開展各類商務(wù)合作策略并舉。AI或是決勝軟件產(chǎn)品未來競爭力的核心要素。資本寒冬下，實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化設(shè)備國產(chǎn)替代率逆勢上升。本土解決方案受海外市場認(rèn)可，產(chǎn)品溢價(jià)空間高于國內(nèi)，出海路徑火熱。小型通用設(shè)備出海進(jìn)程快于大型復(fù)雜設(shè)備，出海目的地從歐洲到亞太，包括印度、中東等市場。

　　醫(yī)院檢驗(yàn)科自動(dòng)化程度高，競爭處于紅海，第三方檢測仍有較多可切入機(jī)會(huì)。全自動(dòng)質(zhì)譜一體機(jī)發(fā)展必然趨勢下包含多重機(jī)遇，諸多環(huán)節(jié)亟待自動(dòng)化升級。生物醫(yī)藥領(lǐng)域期待自動(dòng)化設(shè)備更為靈活、精細(xì)、穩(wěn)定、合規(guī)，基于AI、機(jī)器視覺等前沿技術(shù)降低運(yùn)行錯(cuò)誤率和操作門檻。合成生物學(xué)自動(dòng)化程度相對較高，菌株測試自動(dòng)化平臺等開發(fā)面臨較大挑戰(zhàn)。不同用戶群體對自動(dòng)化需求存在顯著差異，圍繞測序應(yīng)用的“最后一公里”，諸多環(huán)節(jié)自動(dòng)化升級仍待優(yōu)化，產(chǎn)業(yè)多方可深入?yún)f(xié)作形成共贏。

　　實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化行業(yè)概述

　　盡管仍處資本寒冬下，實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化賽道卻顯得生機(jī)勃勃。2024年初至今，共計(jì)13家實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化相關(guān)企業(yè)完成新一輪融資，融資總額20.9億元。其中，晶泰科技于2024年年中完成IPO，英矽智能于2025年3月完成1.1億美元E輪融資。其他完成大額融資的實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化企業(yè)包括明度智云、奔曜科技、艾迪邁科技等。

　　2024年初-至今實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化賽道融資情況一覽數(shù)據(jù)來源：動(dòng)脈智庫，動(dòng)脈智庫制圖

　　從整體融資情況來看，除了部分細(xì)分領(lǐng)域龍頭企業(yè)基于整體業(yè)務(wù)競爭優(yōu)勢和體量，本身發(fā)展較為成熟的因素（實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化僅是其布局的一環(huán)或體現(xiàn)業(yè)務(wù)優(yōu)勢的一個(gè)方面），國內(nèi)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化賽道多數(shù)企業(yè)仍處于發(fā)展相對早期階段：實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化龍頭企業(yè)仍未出現(xiàn)，在與國外實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化企業(yè)搶占市場份額的道路上仍有諸多挑戰(zhàn)待突破。

　　實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化賽道近50家企業(yè)最新融資情況一覽數(shù)據(jù)來源：動(dòng)脈智庫，動(dòng)脈智庫制圖

　　具體來看，布局臨床或第三方檢驗(yàn)檢測類實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化建設(shè)的企業(yè)整體融資輪次偏后期，并跑出如安圖生物和華大智造等上市企業(yè)。尤其是在經(jīng)歷了疫情之后這一賽道的成熟度更是迅速上升，賽道競爭激烈。而在生物醫(yī)藥、合成生物學(xué)等生命科學(xué)研究研發(fā)領(lǐng)域，部分企業(yè)發(fā)展步入后期（如晶泰科技、英矽智能），其主要是自動(dòng)化設(shè)備的使用方而非提供方，相關(guān)領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)室自動(dòng)化企業(yè)競爭格局并不算明朗。

　　以軟硬結(jié)合、定制化業(yè)務(wù)為特色，提供實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化整體解決方案的企業(yè)最受市場關(guān)注，部分企業(yè)融資節(jié)奏步入中后期，如鎂伽科技、匯像科技等。部分在細(xì)分場景提供特色解決方案的企業(yè)，如明度智云、瑞圖生物等也步入融資的中后期階段。

　　部分以實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化設(shè)備硬件開發(fā)為核心的企業(yè)，如耐優(yōu)生物、漢贊迪、中析生物、艾迪邁等，盡管處于早期融資階段，但是是實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)設(shè)備與進(jìn)口設(shè)備從跟隨到超越的主力軍，隨著國內(nèi)對于本土供應(yīng)設(shè)備的需求進(jìn)一步增高，其業(yè)務(wù)能力進(jìn)一步凸顯，未來可期。

　　資本寒冬影響下，仍有不少企業(yè)在近兩年收獲不錯(cuò)業(yè)績。

　　一級市場方面，英矽智能基于第六代智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室展開AI+新藥研發(fā)的高效率，配合“自研管線+license out”商業(yè)模式，在2021-2023年，公司收入復(fù)合年化增長率達(dá)到230%。鎂伽科技亦公開披露，從2019-2024年，公司整體營收增長20倍。

　　二級市場方面，2024年，晶泰科技智能自動(dòng)化業(yè)務(wù)營收（1.62億元）超過藥物研發(fā)（1.04億元），同比增長87.8%。華大智造2024年財(cái)報(bào)也指出，實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化及新業(yè)務(wù)板塊的常規(guī)業(yè)務(wù)保持穩(wěn)中有升的增長態(tài)勢。報(bào)告期內(nèi)，實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化產(chǎn)品新增銷售裝機(jī)212臺，二季度環(huán)比增長40.91%。

　　實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化商業(yè)化現(xiàn)狀與演變趨勢

　　產(chǎn)業(yè)圖譜+主流商業(yè)模式分析

　　根據(jù)核心產(chǎn)品與商業(yè)模式的不同，動(dòng)脈智庫將開發(fā)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化+數(shù)智化產(chǎn)品的相關(guān)企業(yè)分為軟件開發(fā)商、硬件設(shè)備開發(fā)商和推出軟硬一體整體解決方案的系統(tǒng)集成商，并繪制了相關(guān)產(chǎn)業(yè)圖譜。

　　實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)圖譜數(shù)據(jù)來源：各公司官網(wǎng)及公眾號，動(dòng)脈智庫制圖

　　實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化+數(shù)智化產(chǎn)品落地領(lǐng)域及具細(xì)場景數(shù)據(jù)來源：公開資料，調(diào)研訪談，動(dòng)脈智庫制圖

　　軟硬一體整體解決方案存在諸多優(yōu)勢受市場青睞，資本熱度高。主要原因在于，國內(nèi)各領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)室自動(dòng)化建設(shè)尤其是生命科學(xué)領(lǐng)域客戶，有較高定制化需求。

　　軟硬一體整體自動(dòng)化解決方案的優(yōu)勢數(shù)據(jù)來源：調(diào)研訪談，動(dòng)脈智庫制圖

　　對于珀金埃爾默、西門子、賽默飛等海外提供軟硬一體整體解決方案的巨頭企業(yè)而言，國內(nèi)相較分散的訂單，海外遠(yuǎn)程布局面臨的阻力和難度等客觀因素的存在使得其在從投入收益比的考量下難以提供該類定制化業(yè)務(wù)。這一存在旺盛需求的市場為國內(nèi)諸多企業(yè)布局軟硬一體解決方案提供了發(fā)展動(dòng)力及發(fā)展沃土。

　　不局限特定商業(yè)模式，軟硬結(jié)合、標(biāo)準(zhǔn)品+定制化多策略滿足市場客戶需求

　　軟硬一體整體解決方案并不是集成商的標(biāo)配，硬件開發(fā)商同樣會(huì)以提供配套軟件或打包標(biāo)準(zhǔn)品設(shè)備形成整體解決方案的形式進(jìn)行產(chǎn)品交付。這是由于實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化賽道尚處發(fā)展早期，企業(yè)商業(yè)模式并未形成清晰發(fā)展路徑，各家企業(yè)靈活根據(jù)自身團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢，在能力范圍內(nèi)同時(shí)提供標(biāo)準(zhǔn)品與定制化解決方案。

　　軟硬結(jié)合、標(biāo)準(zhǔn)品+定制化多策略滿足市場客戶需求數(shù)據(jù)來源：調(diào)研訪談，動(dòng)脈智庫制圖

　　實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化企業(yè)通過橫向拓展多領(lǐng)域應(yīng)用場景或縱深深耕，維持領(lǐng)域內(nèi)的強(qiáng)競爭力。

　　實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化企業(yè)或橫向拓展多領(lǐng)域應(yīng)用場景或縱深深耕數(shù)據(jù)來源：調(diào)研訪談，動(dòng)脈智庫制圖

　　側(cè)重不同領(lǐng)域（如檢驗(yàn)檢測或研究研發(fā)）的自動(dòng)化廠商也紛紛跨場景雙向布局，各自從相似的底層操作模塊切入，通過對場景的深入理解和未滿足的市場需求切入，進(jìn)一步豐富產(chǎn)品矩陣以搶占更多市場份額。

　　長期來看，自研能力是核心競爭力和護(hù)城河所在，對廠商的軟硬件自主研發(fā)能力均提出了要求。軟件方面，決定實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化中控軟件差異化和競爭力的是廠商對于自動(dòng)化設(shè)備和應(yīng)用場景的深刻理解，在一線與眾多客戶進(jìn)行密切的交流互動(dòng)與協(xié)作。AI或是決勝未來競爭力的核心要素。

　　硬件方面，底層模塊自研的平臺化開發(fā)能力是必需，需要根據(jù)客戶的不同需求快速搭配出定制化自動(dòng)化產(chǎn)品，在自動(dòng)化設(shè)備落地后需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況快速地通過調(diào)整設(shè)備參數(shù)或進(jìn)行其他“因地制宜”的設(shè)計(jì)保證設(shè)備的穩(wěn)定和精準(zhǔn)運(yùn)行。

　　資本寒冬下，國產(chǎn)替代需求逆勢上升，國家政策支持及地緣政治影響進(jìn)一步促進(jìn)國產(chǎn)替代

　　疫情后的產(chǎn)能出清及生命科學(xué)等領(lǐng)域下游需求減少影響上游制造端，但國產(chǎn)替代進(jìn)程在穩(wěn)步加速。盡管部分高端實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化相關(guān)儀器仍然以外資企業(yè)為主，但從市場格局發(fā)展的角度看，部分國產(chǎn)儀器品牌的市場占有率有相對上升趨勢。詳情分析此處限于篇幅不再展開。

　　國產(chǎn)自動(dòng)化儀器部分品類市場占有率上升的主要原因分析數(shù)據(jù)來源：公開資料，調(diào)研訪談，動(dòng)脈智庫制圖

　　對于某些對實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化設(shè)備不夠了解的客戶而言，本土自動(dòng)化廠商還扮演著客戶方案規(guī)劃咨詢的角色。對于檢驗(yàn)檢測領(lǐng)域自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，基層服務(wù)商普遍對價(jià)格敏感，這也給了本土廠商較大的機(jī)會(huì)。

　　目前像英矽智能等搭建了大型全自動(dòng)實(shí)驗(yàn)室的企業(yè)目前對優(yōu)秀國產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化相關(guān)設(shè)備的關(guān)注度很高，尤其是一些能夠做到高精度的國產(chǎn)檢測設(shè)備。廣州生物島實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)也公開指出，下一步工作重點(diǎn)聚焦在自主研發(fā)和搭建自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)設(shè)備，主要目標(biāo)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)設(shè)備替代，從方案設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)到硬件設(shè)備的搭建和調(diào)試，實(shí)現(xiàn)全部國產(chǎn)化，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行國產(chǎn)自主創(chuàng)新和技術(shù)更新迭代。

　　實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化企業(yè)業(yè)務(wù)拓展策略數(shù)據(jù)來源：公開資料，調(diào)研訪談，動(dòng)脈智庫制圖

　　尋求業(yè)務(wù)新增長點(diǎn)，出海路徑火熱

　　隨著國產(chǎn)自動(dòng)化設(shè)備實(shí)力的進(jìn)一步提升，為尋求更大市場增量，諸多實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化企業(yè)密集出海，收獲不錯(cuò)業(yè)績，部分企業(yè)主要營收甚至已經(jīng)由海外市場貢獻(xiàn)。

　　比如，2024年上半年華大智造基因測序儀業(yè)務(wù)在海外實(shí)現(xiàn)收入3.2億元，并簽約了首個(gè)非測序方向自動(dòng)化產(chǎn)品客戶Appolon Biotek。奔曜科技也公開披露，其業(yè)務(wù)已覆蓋歐洲、北美、亞太等多個(gè)地區(qū)。自動(dòng)化儀器開發(fā)廠商耐優(yōu)生物近兩年的主要營收目前已經(jīng)由海外客戶貢獻(xiàn)。據(jù)調(diào)研，同款自動(dòng)化設(shè)備在海外的售價(jià)比國內(nèi)更為可觀，產(chǎn)品溢價(jià)空間高于國內(nèi)，企業(yè)因此也具備更大動(dòng)力進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新。

　　對于實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化廠商而言，出海既是突破國內(nèi)市場瓶頸的必然選擇，也是抓住全球產(chǎn)業(yè)鏈重構(gòu)、政策紅利和技術(shù)升級機(jī)遇的戰(zhàn)略舉措。

　　從實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化設(shè)備的出海品類來看，小型通用自動(dòng)化儀器及基礎(chǔ)設(shè)備的出海進(jìn)程相對較快，大型復(fù)雜設(shè)備相對較慢。

　　小型通用設(shè)備出海進(jìn)程相對快于大型復(fù)雜設(shè)備數(shù)據(jù)來源：公開資料，調(diào)研訪談，動(dòng)脈智庫制圖

　　出海目的地豐富多樣，從歐洲到亞太，包括印度、中東等國家和地區(qū)。對于處于出海起步期的本土自動(dòng)化廠商而言，歐美市場并不一定需要列為主要出海目的地。東南亞、印度等市場承接了部分中國產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)移，科學(xué)儀器需求呈現(xiàn)上升趨勢，當(dāng)?shù)厥袌鲞€處于自動(dòng)化需求培育階段，需同步推進(jìn)客戶教育與產(chǎn)品優(yōu)化。

　　另外，中東等國家對產(chǎn)品價(jià)格敏感性也較低，具有當(dāng)?shù)刭Y源的企業(yè)同樣可將這片市場作為不錯(cuò)的參考目的地。對于軟硬一體的整體解決方案，俄羅斯等國家有較大市場需求。拉美、非洲等區(qū)域?qū)α畠r(jià)科學(xué)儀器的需求也呈現(xiàn)上升趨勢。

　　在商業(yè)模式上，不同于歐美市場，中東、東南亞等市場對于渠道資源要求更高，企業(yè)需要根據(jù)自身資源積累進(jìn)行合理布局。

　　實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化產(chǎn)品出海目的地市場特點(diǎn)分析數(shù)據(jù)來源：公開資料，調(diào)研訪談，動(dòng)脈智庫制圖

　　不同國家和地區(qū)的法規(guī)政策、市場需求、文化背景等存在較大差異，對企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)、注冊認(rèn)證、市場營銷等方面的能力提出較高要求?；谡{(diào)研訪談，動(dòng)脈智庫總結(jié)出海成功經(jīng)驗(yàn)主要包括以下幾條：

　　首先，產(chǎn)品的扎實(shí)穩(wěn)定是出海的前提，降低售后問題發(fā)生概率。其次，明確首推產(chǎn)品類型和出海目的地格外重要，需避免廣撒網(wǎng)式布局：應(yīng)基于市場需求分析，明確市場定位以確定首推產(chǎn)品，明確簡單設(shè)備與復(fù)雜設(shè)備的出海路徑。與此同時(shí)，企業(yè)需要同步構(gòu)建物流與優(yōu)秀售后體系：結(jié)合企業(yè)實(shí)際考慮建立當(dāng)?shù)貓F(tuán)隊(duì)還是建立一支精干隊(duì)伍外派進(jìn)行管理；產(chǎn)品售后維護(hù)方案需配套，設(shè)備配件更換機(jī)制要提前規(guī)劃。最后，關(guān)于合規(guī)的認(rèn)知是落地關(guān)鍵，對目標(biāo)市場的法規(guī)政策必須透徹理解，積極準(zhǔn)備相關(guān)資料，確保產(chǎn)品能夠順利通過注冊審批。

　　自動(dòng)化產(chǎn)品出海策略與建議數(shù)據(jù)來源：調(diào)研訪談，動(dòng)脈智庫制圖

　　如何把握出海的節(jié)奏至關(guān)重要——企業(yè)不能操之過急，“為了出海而出?！?，每家企業(yè)需根據(jù)自身資源與產(chǎn)品特性謹(jǐn)慎制定策略，降低運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的海外業(yè)務(wù)拓展。在研發(fā)投入僅次于美國的國內(nèi)市場建立起核心競爭優(yōu)勢仍然是優(yōu)秀企業(yè)布局長遠(yuǎn)發(fā)展路徑的基礎(chǔ)。

　　實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化+數(shù)智化各領(lǐng)域建設(shè)需求及解決方案

　　1、體外診斷領(lǐng)域現(xiàn)有痛點(diǎn)、市場需求及產(chǎn)業(yè)解決方案

　　醫(yī)院檢驗(yàn)科自動(dòng)化程度高，競爭處于紅海，第三方檢測有較多可切入機(jī)會(huì)。

　　從需求來看，三級醫(yī)院檢驗(yàn)科為流水線主要用戶，但二級醫(yī)院及ICL裝機(jī)需求逐漸興起。目前，國內(nèi)目前諸多縣級人民醫(yī)院、二級醫(yī)院經(jīng)過擴(kuò)建和改建都在積極引入流水線，二級醫(yī)院將成為未來3～5年國產(chǎn)流水線裝機(jī)的主戰(zhàn)場。

　　除了醫(yī)院市場，從實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化發(fā)展成熟程度來看，國內(nèi)臨床檢驗(yàn)檢測實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化流水線的實(shí)驗(yàn)室不到20%，疾控中心、企業(yè)質(zhì)檢藥監(jiān)部門、海關(guān)、司法鑒定中心等檢驗(yàn)檢測單位市場還有很大的發(fā)展機(jī)會(huì)點(diǎn)。

　　臨床質(zhì)譜由“半自動(dòng)”向“全自動(dòng)”過渡，多項(xiàng)環(huán)節(jié)亟待自動(dòng)化升級。

　　質(zhì)譜前處理自動(dòng)化難度大，導(dǎo)致市場現(xiàn)有能滿足客戶自動(dòng)化需求的產(chǎn)品不多，全自動(dòng)質(zhì)譜檢測一體機(jī)難度大。不同類型的臨床樣本涉及不同的前處理方法，不同前處理方法對應(yīng)操作步驟不同，繁瑣程度不同，面臨不同自動(dòng)化難度。

　　不同質(zhì)譜前處理方法對應(yīng)自動(dòng)化難度數(shù)據(jù)來源：公開資料整理，調(diào)研訪談，動(dòng)脈智庫制圖

　　此外，由于前處理和質(zhì)譜檢測的“步調(diào)”不一致，發(fā)展全自動(dòng)質(zhì)譜檢測一體機(jī)難度大。液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)本身的局限性是目前影響臨床質(zhì)譜自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程的重要原因。

　　目前市場質(zhì)譜自動(dòng)化儀器以半自動(dòng)化產(chǎn)品為主，以移液工作站和自動(dòng)化樣本前處理系統(tǒng)為代表。市場自動(dòng)化產(chǎn)品開發(fā)亦不夠完善，仍有諸多需求未滿足，如主流外（臨床應(yīng)用占比相對較低）的質(zhì)譜技術(shù)（MALDI-TOF MS、ICP-MS等）仍然缺乏前自動(dòng)處理儀器。

　　為實(shí)現(xiàn)發(fā)展全自動(dòng)質(zhì)譜一體機(jī)的終極目標(biāo)，產(chǎn)業(yè)正在探索許多思路和解決方案，諸如發(fā)展更合適發(fā)展自動(dòng)化的前處理方法或者開發(fā)新的分離技術(shù)。磁珠法作為質(zhì)譜前處理方法里的新起之秀，為實(shí)現(xiàn)高水平的質(zhì)譜自動(dòng)化開辟了嶄新路徑。

　　羅氏、華大吉比愛推出的全自動(dòng)質(zhì)譜一體機(jī)均基于磁珠法實(shí)現(xiàn)圖片來源：公開資料

　　通過升級前處理方法使更適用于自動(dòng)化設(shè)備，除了使用磁珠法代替固相萃取法，目前還通過發(fā)展通過載體液液萃取法（SLE）代替?zhèn)鹘y(tǒng)液液萃取、用正壓過濾來代替上清液移取等。

　　一些新的分離技術(shù)的出現(xiàn)，如離子淌度技術(shù)，效率更高、也更為穩(wěn)定，有望取代色譜技術(shù)解決色譜技術(shù)目前面臨的制約，加速質(zhì)譜自動(dòng)化發(fā)展。此外，通過簡化或放棄液相色譜分離過程（LC-MS/MS系統(tǒng)檢測層面）也可以提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，從而提高穩(wěn)定性和檢測通量。除了發(fā)展更高集成度（即一體化設(shè)備），質(zhì)譜前處理自動(dòng)化技術(shù)也在朝著更廣泛兼容性（多技術(shù)融合）和智能化升級（AI驅(qū)動(dòng)）方向發(fā)展。

　　除了樣品前處理自動(dòng)化技術(shù)的突破，還有諸多環(huán)節(jié)待進(jìn)一步滿足自動(dòng)化需求。如新型儀器維護(hù)技術(shù)的開發(fā)，例如自動(dòng)清洗離子源、自動(dòng)更換色譜柱等，以實(shí)現(xiàn)儀器維護(hù)的自動(dòng)化；數(shù)據(jù)分析自動(dòng)化技術(shù)的突破——開發(fā)新型數(shù)據(jù)分析技術(shù)，結(jié)合AI以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析的自動(dòng)化等。

　　2、藥物研發(fā)領(lǐng)域現(xiàn)有痛點(diǎn)、市場需求及產(chǎn)業(yè)解決方案

　　傳統(tǒng)藥物研發(fā)實(shí)驗(yàn)操作存在的諸多問題制約行業(yè)快速發(fā)展，自動(dòng)化優(yōu)勢顯著

　　傳統(tǒng)制藥實(shí)驗(yàn)室操作繁瑣、樣本處理耗時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性差，實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理混亂、分析困難。自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室可以避免資源密集型勞動(dòng)，減少人為誤差，提高實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性，助力藥物研發(fā)效率大幅提升?；谛畔④浖椭悄苡布募夹g(shù)賦能，能夠提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)生成質(zhì)量并進(jìn)行分析管理，提高藥物研發(fā)成功率。

　　通過融合自動(dòng)化系統(tǒng)與高級數(shù)據(jù)分析能力、機(jī)器學(xué)習(xí)能力，可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室流程持續(xù)優(yōu)化的目標(biāo)。最新一代自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室可以實(shí)現(xiàn)在人類和動(dòng)物模型上同步進(jìn)行試驗(yàn)，在一定程度上解決部分細(xì)分子領(lǐng)域相關(guān)研發(fā)數(shù)據(jù)極度缺乏的痛點(diǎn)。

　　基于實(shí)驗(yàn)室源源不斷產(chǎn)生的批量高質(zhì)量研發(fā)數(shù)據(jù)，結(jié)合經(jīng)過清洗的源于公開數(shù)據(jù)庫的大批量研究數(shù)據(jù)，可以通過AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)現(xiàn)新分子結(jié)構(gòu)和作用靶點(diǎn)的目標(biāo)，即人工智能藥物研發(fā)（AIDD）。

　　AI在藥物研發(fā)各階段的應(yīng)用數(shù)據(jù)來源：公開資料，調(diào)研訪談，動(dòng)脈智庫制圖

　　固體自動(dòng)稱量加樣儀器研發(fā)難度大，針對未滿足的市場需求，包括優(yōu)思泰科、正從科技、廣州標(biāo)智未來等在內(nèi)的國內(nèi)企業(yè)結(jié)合其在精密機(jī)械設(shè)計(jì)、AI機(jī)器視覺等技術(shù)方面的能力，已經(jīng)打造出多款國產(chǎn)自動(dòng)化固體稱量設(shè)備并且打破國外壟斷與專利封鎖。

　　然而，盡管國內(nèi)外目前都研發(fā)出了不同稱量范圍和使用場景的自動(dòng)化固體加樣設(shè)備，但依然面臨很多挑戰(zhàn)，未來產(chǎn)業(yè)仍需要圍繞未滿足的市場需求開發(fā)出更為豐富的自動(dòng)化固體藥劑稱量產(chǎn)品。固體處理方面亦存在定制性高，價(jià)格昂貴，購買力不足的問題。另外，在化學(xué)合成領(lǐng)域自動(dòng)化程度也相對較低，合成涉及的樣品條件比較復(fù)雜，需要更加復(fù)雜的集成能力。

　　自動(dòng)化固體稱量設(shè)備的開發(fā)仍面臨諸多挑戰(zhàn)及較大升級空間數(shù)據(jù)來源：公開資料整理，動(dòng)脈智庫制圖

　　自動(dòng)化技術(shù)高效賦能納米抗體的篩選、合成與改造

　　納米抗體（Nanobody, Nb）作為一種新型抗體分子，因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在藥物研發(fā)、疾病診斷和治療等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而，傳統(tǒng)的納米抗體研究方法存在周期長、操作繁瑣、成本高等局限性，限制了納米抗體的研發(fā)和應(yīng)用。結(jié)合AI技術(shù)，自動(dòng)化為納米抗體的高效篩選、合成、改造和檢測提供了有力支持，不僅幫助納米抗體篩選更為高效準(zhǔn)確，也使納米抗體的合成與改造亦更加高效、便捷，在納米抗體研究中的應(yīng)用日益廣泛。

　　智能自動(dòng)化高通量納米抗體篩選與研究研發(fā)數(shù)據(jù)來源：公開資料

　　但自動(dòng)化系統(tǒng)在納米抗體研究中的應(yīng)用還需要進(jìn)一步探索和優(yōu)化，以更好地滿足實(shí)際需求，自動(dòng)化系統(tǒng)的復(fù)雜性和高成本亦需產(chǎn)業(yè)提供更優(yōu)的解決方案。

　　自動(dòng)化+AI賦能類器官藥篩，解決傳統(tǒng)構(gòu)建非標(biāo)化和質(zhì)控問題

　　類器官（Organoids）與器官芯片（Organ-on-a-Chip）由于能夠高度模擬和再現(xiàn)人體生理環(huán)境和復(fù)雜反應(yīng)，被視為顛覆藥物研發(fā)的核心仿生模型。這些技術(shù)不僅能有效提升藥物臨床療效預(yù)測準(zhǔn)確度，加速實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，以及降低藥物開發(fā)成本，更為AI模型提供了近乎人體真實(shí)環(huán)境的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，解決了傳統(tǒng)細(xì)胞模型（僅反映單層細(xì)胞特性）與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)（種屬差異導(dǎo)致80%以上藥物毒性誤判）的“數(shù)據(jù)失真”瓶頸。

　　然而，傳統(tǒng)的類器官構(gòu)建方法需要實(shí)驗(yàn)室手工操作，耗時(shí)費(fèi)力，且由于類器官本身的異質(zhì)性和隨機(jī)性，類器官的培養(yǎng)還面臨著標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)控方面的挑戰(zhàn)。為了更大規(guī)?；透咝У嘏囵B(yǎng)類器官，包括黑玉科學(xué)、嘉士騰等在內(nèi)的企業(yè)，充分融合AI、微流控與自動(dòng)化技術(shù)，陸續(xù)推出多款類器官自動(dòng)培養(yǎng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)類器官實(shí)驗(yàn)全流程自動(dòng)化，一鍵式開展3D體外模型（類器官/類組裝體/血管化微組織器官）智能孵育、均一化構(gòu)建、實(shí)時(shí)成像觀測、AI輔助高通量藥物檢測與數(shù)據(jù)輸出等復(fù)雜操作流程。

　　整體而言，自動(dòng)化、高通量的類器官培養(yǎng)設(shè)備能夠推動(dòng)類器官培養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化、提升產(chǎn)品重現(xiàn)性和一致性、提升通量并降低成本，而自動(dòng)化的器官芯片操作設(shè)備則能夠大幅降低下游客戶使用器官芯片的復(fù)雜程度以便于實(shí)現(xiàn)快速的推廣應(yīng)用。類器官與器官芯片領(lǐng)域目前整體自動(dòng)化程度仍然偏低，成型、實(shí)用且在價(jià)格上表現(xiàn)親民的相關(guān)儀器設(shè)備仍待進(jìn)一步開發(fā)。

　　期待更靈活、精細(xì)、穩(wěn)定、合規(guī)，AI、機(jī)器視覺等降低運(yùn)行錯(cuò)誤率和操作門檻

　　目前實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化行業(yè)尚未出現(xiàn)龍頭公司，原因之一在于實(shí)驗(yàn)室需求過于多樣化，單一一家公司很難開發(fā)出全套自動(dòng)化設(shè)備滿足各領(lǐng)域各場景的實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化設(shè)備。

　　對于生物藥物研發(fā)領(lǐng)域的自動(dòng)化設(shè)備，產(chǎn)業(yè)提出了一些優(yōu)化希冀：

　　包括加速推進(jìn)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定、提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性、靈活性及精細(xì)操作能力，基于機(jī)器視覺等前沿技術(shù)升級自動(dòng)化流程控制與設(shè)備監(jiān)控、故障排除等功能，降低設(shè)備運(yùn)行錯(cuò)誤率，AI賦能提升設(shè)備與研究員的高效互動(dòng)，降低操作者門檻，或者更加符合操作人員的思維和習(xí)慣等等。

　　其他待升級的功能，包括目前大部分的自動(dòng)化工作還在微升級別，如何基于新技術(shù)路徑滿足客戶在納升操作層面的需求；如何補(bǔ)齊在設(shè)備數(shù)據(jù)合規(guī)方面與進(jìn)口產(chǎn)品的差異等等，都是國產(chǎn)設(shè)備需要提升和努力的方向。

　　總體而言，對于實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化企業(yè)，基于商業(yè)化的考慮，必然優(yōu)先滿足使用場景更為廣泛和使用頻次更高的大單品需求，其次才是細(xì)分場景下要求更具細(xì)的品類。

　　AI發(fā)展同樣道阻且長。生成式AI目前主要集中在人機(jī)交互層面的應(yīng)用，要想在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更復(fù)雜的應(yīng)用和功能無疑需要產(chǎn)業(yè)投入更多的精力，資源以及時(shí)間去開發(fā)。對于資源和精力有限的初創(chuàng)公司而言，需要根據(jù)自身優(yōu)勢特點(diǎn)選擇布局前沿技術(shù)的節(jié)奏和力度。部分有軟件/AI基因優(yōu)勢的團(tuán)隊(duì)，在AI方面的發(fā)力更多，以及一些體量較大的企業(yè)對AI有更為深度和積極的嘗試。對于大部分國內(nèi)自動(dòng)化設(shè)備研發(fā)企業(yè)而言，客戶在設(shè)備的穩(wěn)定性、一致性、易用性等方面的需求，是他們的第一目標(biāo)。

　　合成生物學(xué)領(lǐng)域現(xiàn)有痛點(diǎn)、市場需求及產(chǎn)業(yè)解決方案

　　由于合成生物學(xué)領(lǐng)域的研究對反應(yīng)條件要求相對溫和，且主要涉及在液體內(nèi)的反應(yīng)，目前我國在移液領(lǐng)域的工業(yè)技術(shù)已經(jīng)能夠很好適配實(shí)驗(yàn)室相關(guān)需求，從不同實(shí)驗(yàn)通量到不同試劑計(jì)量配比。

　　針對分子克隆、細(xì)胞培養(yǎng)、基因合成、菌株的篩選測試等可標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)目前產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了相關(guān)自動(dòng)化解決方案，備受好評的產(chǎn)品系列包括培養(yǎng)基分裝、微生物檢測前處理、菌種分離、菌落挑選系統(tǒng)或設(shè)備。包括鎂伽科技、玄刃科技、漢贊迪、迪比爾、曼森生物等在內(nèi)的企業(yè)都圍繞合成生物學(xué)場景，推出了一系列優(yōu)勢解決方案，以適配合成生物學(xué)研究的各種需求。

　　合成生物學(xué)中“設(shè)計(jì)-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)”的循環(huán)迭代，天然適配自動(dòng)化與AI技術(shù)圖片來源：公開資料

　　整體而言，在合成生物學(xué)的Build環(huán)節(jié)，因?yàn)槟苷业胶芏喙餐c(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化相對容易；而Test環(huán)節(jié)由于測試/表征方法的不同，則具有極大的不確定性，因此菌株測試自動(dòng)化平臺的開發(fā)面臨更多挑戰(zhàn)。

　　基因測序領(lǐng)域現(xiàn)有痛點(diǎn)、市場需求及產(chǎn)業(yè)解決方案

　　近年來，NGS技術(shù)廣泛應(yīng)用于臨床，但由于NGS檢測流程復(fù)雜，目前能夠完成相應(yīng)復(fù)雜操作的訓(xùn)練有素的人員實(shí)際上很短缺，自動(dòng)化技術(shù)為NGS廣泛應(yīng)用注入了新的活力。

　　制約NGS成熟應(yīng)用和普及的關(guān)鍵因素之一是自動(dòng)化程度低數(shù)據(jù)來源：《臨床下一代測序的自動(dòng)化與常規(guī)化專家共識》，動(dòng)脈智庫制圖

　　從單機(jī)到流水線，近年來NGS自動(dòng)化解決方案日益多元化。早年多以進(jìn)口品牌為主，包括Hamilton、Beckman、Tecan等，后來國產(chǎn)品牌開始切入。

　　在NGS檢測流程中，建庫是NGS檢測流程中不可缺少但又最為復(fù)雜繁瑣的環(huán)節(jié)，建庫結(jié)果的好壞也直接影響測序質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)建庫的自動(dòng)化，國外諸如Tecan、貝克曼、羅氏、安捷倫、Opentrons都推出了自動(dòng)建庫儀，國內(nèi)諸如奧美泰克、耐優(yōu)生物、奧盛、漢贊迪、麥迪克等在內(nèi)的本土企業(yè)也都推出了優(yōu)秀的自動(dòng)建庫儀器。

　　面對不同場景客戶的“最后一公里”，各家企業(yè)則基于自身對于場景的深刻理解開發(fā)了各有優(yōu)勢的自動(dòng)建庫產(chǎn)品。如卡盒式自動(dòng)建庫滿足靈活性需求。諸如思路迪、杰毅生物、邁基諾基因、華大智造等在內(nèi)的企業(yè)都陸續(xù)推出了卡盒式自動(dòng)建庫儀。

　　已上市的部分代表性卡盒式自動(dòng)建庫儀圖片來源：公開資料整理，動(dòng)脈智庫制圖

　　NGS實(shí)驗(yàn)流程數(shù)據(jù)來源：健康守望角，動(dòng)脈智庫制圖

　　在建庫后、上機(jī)測序前，通常還需要完成定量、均一化和pooling等關(guān)鍵步驟，若將建庫儀處理后的文庫轉(zhuǎn)移到其他設(shè)備上進(jìn)行，會(huì)增加流程的復(fù)雜性，并可能引入新的誤差。圍繞這一需求，包括柏炬科技、耐優(yōu)生物、漢贊迪、奧美泰克等在內(nèi)的企業(yè)陸續(xù)推出了集成核酸定量功能的自動(dòng)化建庫儀器。

　　已上市的部分具有核酸定量功能的代表性自動(dòng)建庫儀圖片來源：公開資料整理，動(dòng)脈智庫制圖

　　測序最理想的形態(tài)：“樣本進(jìn)、結(jié)果出”，即實(shí)現(xiàn)核酸提取、建庫、測序和分析一體，國內(nèi)外亦有不少廠商已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，未來的發(fā)展趨勢是進(jìn)一步微型化。

　　不過，由于NGS的應(yīng)用極為廣泛/復(fù)雜，不同的應(yīng)用領(lǐng)域和用戶群體對于自動(dòng)化的需求存在著顯著的差異，不同的使用者群體和業(yè)務(wù)需求對自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用提出了各自獨(dú)特的要求和期望，因此在NGS邁向最終理想形態(tài)的路上，必然會(huì)衍生一系列豐富的自動(dòng)化測序產(chǎn)品。

　　諸多環(huán)節(jié)自動(dòng)化升級仍待優(yōu)化，如自動(dòng)化建庫儀在靈活性與高兼容性適應(yīng)多項(xiàng)目之間的平衡；自動(dòng)建庫儀熒光定量模塊的準(zhǔn)確度提升以及與控制系統(tǒng)的無縫集成；核酸提取純化和建庫方面，進(jìn)一步提高在質(zhì)檢、雜交和洗脫試劑及耗材準(zhǔn)備等方面的自動(dòng)化水平；pooling環(huán)節(jié)進(jìn)一步滿足時(shí)效性，多樣本混樣，多體積、亂序移液；對樣本采集、處理、文庫制備到測序過程中的各環(huán)節(jié)交叉污染率的控制等等。國產(chǎn)廠商基于與國內(nèi)客戶本土高效協(xié)作的優(yōu)勢可搶占市場機(jī)遇。

　　最終，一款優(yōu)秀自動(dòng)化設(shè)備的開發(fā)，不單單是儀器開發(fā)商扮演主要角色，涉及產(chǎn)業(yè)多方的配合，比如與上游供應(yīng)商、下游客戶以及試劑耗材軟件等領(lǐng)域的企業(yè)的共同協(xié)作與努力。唯有深入洞察客戶的需求，才能確保技術(shù)的應(yīng)用最大限度地契合客戶的實(shí)際需要。不同自動(dòng)化設(shè)備企業(yè)之間，可以探索合作，邁向共贏。

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