今天分享的是【2023实验室自动化行业研究报告】 报告出品方：DTINSIGHTS

| 生命科学行业迫切需要一场工业革命，实验室自动化的变革即将带来曙光

随着多组学时代的到来，生命科学逐渐发展为大数据科学，许多新的信号通路、转录因子、药物分子的发现依赖于高通量筛选。但目前生命科学的生产效率已不能满足生物学家的需求，组学时代重复、繁琐、高强度实验操作使科研人员疲惫不堪，384孔板“人工高通量”，既费时费力又容易出错。生命科学行业迫切需要一场工业革命，实验室自动化的变革即将为生命科学行业带来曙光。

实验室自动化（LabAutomation），是指利用现代技术和设备来自动化实验室的各种操作和流程，解放人力、简化实验流程、智能设计实验、降低人为误差，以及提高实验通量、速度、准确性和可重复性等。实验室自动化包括样品处理、仪器操作、数据采集和分析等方面。实验室自动化的实现需要依靠各种自动化设备和软件，如自动进样器、液体处理系统、机器人系统、温度控制系统、自动化分析仪器、数据处理软件等。这些设备和软件可以协同工作，完成实验室中的各种任务，从而实现实验室的自动化。

| 实验室自动化的核心技术来源于工业自动化

工业自动化于20世纪60年代就已发展出现代综合自动化工厂的雏形，在制造工业中出现了许多自动生产线。而实验室自动化是在工业自动化的基础上发展起来的，迁移到生命科学领域有其通用性，无外乎要做一些视觉、判断和反馈，以及信息的通讯和采集，从而让整个任务执行可以有序完成。但也有其特殊性，即要更好地适应客户对于生物技术的一些特殊需求，例如避免溶液试剂的浪费、实现耗材的大通量处理、根据耗材形态做材料选型等。

传感器与机器视觉：通过使用传感器感知物理量，例如温度、压力、湿度、位置等，实现实验的自动化控制和数据采集。机器视觉技术可以通过相机、光学和图像处理等手段实现对实验过程的监控和控制，例如自动化液体控制系统、自动化温度控制系统、自动化测量系统等。

| 不同的实验室场景处在自动化的不同阶段

根据自动化的程度和规模，实验室自动化可分为四个阶段：单一设备形式的自动化、工作站形式的自动化、流水线形式的自动化和智能化形式的自动化。它们并非纯粹的全面替代演进关系，而是根据成本需求、通量需求，研究和临床需求的客户情况，匹配不同产品形式。实验室自动化整体是从辅助人到替代人的方向发展，最终理想是达到无人值守的“黑灯实验室”。

在全实验室自动化基础上，加入人工智能，可代替部分脑力劳动，具有机器学习、自动判断、自我决策能力。多用在研究型实验室领域，擅长解决多品种、小批量、多批次、高时效的检测需求，进行实验室智能化操作和管理，可进行样品前处理、分析检测和实验数据的处理等所有实验室的操作，并可以循环往复地进行。目前利物浦大学、伊利诺伊大学、GinkgoBioworks等已有案例应用。

| 中国实验室自动化的兴起：生命科学上游行业国产替代的需求叠加工业自动化的人才供给

a.需求端：国产替代是生命科学上游行业的长期需求

生命科学上游行业包含仪器设备、试剂耗材等，具有很高的技术壁垒，存在大量“卡脖子”环节，赛默飞、丹纳赫、安捷伦、PE等巨头占据国内市场主导地位。生命科学上游高度依赖进口的问题已得到国务院、工信部、自然科学基金委等部门的高度重视，国产替代成为成为政策引导的主要方向。

b.供给端：实验室自动化适合中国的工业自动化人才结构

国内的自动化技术在工业3C、汽车等领域已相对成熟，做相应非标产线的自动化人才非常多，在制造业市场逐渐饱和之时，大量人才从汽车和3C产线，转到实验室自动化，因此天然擅长在流程端将仪器和线性自动化流程进行整合。相比来说，高端仪器所需的精密材料、传感器技术国内欠缺，仪器领域的国产替代仍有很长的路要走，而实验室自动化更适合中国目前的工业自动化人才结构。

| 限制自动化发展的因素主要包括投资回报率不足、产品难以满足需求、需求非标准化、市场教育不够充分等

医学检验的实验流程固定，需求标准化，样本量大，同时预算充足。目前国内实验室自动化应用程度最高的是医院检验科，已经处在3.0的流水线阶段，以生化免疫流水线为主，达到采血后上样、前处理、检测、结果报告和后续样品存储等全检验过程自动化，极大程度地简化了工作流程，加强了质量管理，降低了人为误差和生物污染率。进口四大家罗氏、雅培、西门子、贝克曼占据了70%以上的中国市场，占据三甲医院的高端市场，国产厂商与目前逐步从二级以下医院开始国产替代。

大多数实验室自动化的程度还停留在单一设备阶段，只有药企、疾控中心、合成生物学公司等场景的少数实验室实现了工作站形式的自动化。对于大多数普通实验室来说，前端的样品处理方面，自动化程度相对而言依然非常低，需要消耗大量的人工，以及不可避免许多重复性繁琐性的工作。