多技术路线与差异化布局推动实验室仪器及设备的国产替代与全球化竞争
长期以来，我国实验室仪器及设备行业由于起步较晚，在研发技术、质量和规模等方面与国际巨头存在差距，特别是在高端分析仪器领域依赖进口程度较高。
近年来，在国家政策的扶持和鼓励下，国产实验室仪器及设备厂商正迎来前所未有的发展机遇。同时，国内机械、电子、信息等行业持续不断的发展，物理、化学、光学等学科技术不停地改进革新，叠加生命科学科研端及产业链下游市场需求的一直增长，逐步推动了国产实验室仪器及设备的国产替代进程不断加速，部分国产实验室仪器及设备厂商已将拓展海外市场特别是新兴国家市场纳入战略规划，行业呈现迅速增加趋势。
2024年5月7日到10日，由VB100、动脉网、蛋壳研究院、动脉橙主办，天津经济技术开发区（TEDA）联合主办，与天津滨海中关村科技园管委会、北塘湾数字化的经济产业园战略合作的第八届未来医疗生态展会在北京·北人亦创国际会展中心正式召开。作为此次大会非常关注的分论坛之一，【实验室仪器及设备】分论坛于5月10日上午圆满落幕。
论坛邀请到中科院特聘研究员巩岩，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员、国家重点研发计划首席科学家宋一之，品格智造创始人、CEO梁智洪，天瑞诊断CTO杨曹骅，新羿生物副总裁杨文军，华大智造商品市场中心总监汪婧婧，荷塘创投董事总经理戴晨以及层浪生物创始人、CEO刘铁夫等知名专家、领军公司参与，围绕我国实验室仪器及设备领域的国产替代与出海路径这一主题展开了深入探讨。
此次分论坛设置“主题演讲”及“圆桌会议”两大环节，深入探讨了我国实验室仪器及设备的技术创新、产业升级以及全球化发展的挑战及机遇。
在主题演讲板块，参加会议的专家围绕高端实验室仪器的技术突破与研发、仪器设施的临床应用进展与挑战等行业热点话题展开分享。
中科院特聘研究员巩岩先生分享了《高端光学显微物镜技术突破及光学显微实验仪器研发》。他指出，新一轮科技革命的号角已经吹响，谁掌握了科技仪器，谁就掌握了发展的关键。当前我国高端仪器市场被国外垄断，必须依靠自主创新和开放合作，在核心技术和核心部件方面实现国产化替代。为了突破高端显微技术，我们建成了先进显微光学工程中心，拥有国内顶尖的物镜研发平台，研发出多系列显微物镜，包括双光子宽波段物镜、大视场物镜等，以支持国家重大仪器项目。显微系统的核心在于提高分辨率，我们已实现1.45NA（数字孔径）显微物镜，并开发了偏心间隔一体化测试设备和非接触镜片中心厚度测量仪等重要的装配设备。
未来，显微技术的发展将结合新元器件和光学机理实现更深层次的进步。国产显微镜的系列化和定制化是实现世界级成果的关键。AI和算法在科学仪器中也扮演着重要角色。拥有自主的高精尖光学显微仪器对我们国家科技创新和产业应用至关重要，国家需在政策上支持、推动国产科研仪器的发展，实现科研仪器走向世界的目标。
中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员、国家重点研发计划首席科学家宋一之先生分享了《光谱仪器的临床应用进展与挑战》。他提到，近年来光谱技术在临床领域的研究开展如火如荼，其中拉曼光谱作为一种散射光谱，可提供丰富的生物样本内在信息，适用于无损、低损检测，对临床诊断具备极其重大价值等等。我们团队研发的共聚焦显微拉曼光谱议，结合CT结构的单色仪和共聚焦系统，可实现高光谱学分辨率的荧光谱采集，以及层扫空间分辨率的检测。该技术在肿瘤组织检测和无创血糖监测方面显示出巨大潜力，团队也高度关注该技术在病原微生物检测中的应用，希望实现快速鉴定病原体和判断抗生素有效性的能力，缩短临床检测时间。
目前科学仪器应用于临床还面临诸多挑战，包括提高仪器的重复性、可靠性、自动化程度、数据标准化等等。只有克服这些挑战，光谱仪器才能在临床上发挥更大的作用，为医疗诊断提供更准确的工具。期待未来光谱技术能在临床领域取得更多突破，造福患者。
中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员、国家重点研发计划首席科学家宋一之
品格智造创始人兼CEO梁智洪先生分享了《换个角度看智慧实验室一机器人柔性实验的思考和探索》，探讨从工程师的角度如何辅助科学家进行实验研究。他提到，团队开发的超级柔性实验平台，采用了磁悬浮系统，将实验任务模块化组合，结合机器人技术和数字大脑，能轻松实现各类实验任务的并行处理和灵活切换。通过机器视觉和远程控制，实验过程被数字化记录，确保实验过程数据信息真实、可靠、有效。平台的使用可显著减少人员投入，缩短实验时间，提高实验效率，使科学家能更多地专注于实验分析和结果评判。
智慧实验室装备是生命科学的“图灵机”，它结合了工程学、信息学和生命科学，让生物学家、化学家提出设想，将计算和验证的过程交给机器，专家只需要对结果进行评判。智慧实验室的本质是沉淀数据，数据再反向拉动实验，不仅提高了实验效率，还能获得真实世界的数据。团队希望用工程学的思维，帮助科学家从繁琐的仪器操作中解放出来，更专注于原理突破和创新。
天瑞诊断CTO杨曹骅分享了《临床质谱自动化前处理应用现状、进展及挑战》，近年来液相色谱串联质谱引起了投资市场的广泛关注，但在中型医院的普及程度并不理想，这主要是由于自动化前处理技术的高通量应用尚未成熟。质谱分析中的样本前处理是至关重要的一步，它直接影响到结果准确性和时间消耗。目前，国内厂家基于移液工作站技术进行改进，形成了集成化的前处理工作站，但全自动化实现仍面临挑战。移液工作站转向LC-MS/MS前处理的改造存在高通量实现难度。磁珠法的自动化程度最高，但存在成本和项目依赖性问题。
我们公司开发了两套系统，一是基于萃取法的前处理系统，另一套是基于磁珠法的前处理系统，两者结合可以在一定程度上完成全方法学的自动化，并且兼容不同的国产质谱品牌。通过自动化仪器进行的测试显示，准确度和精密度通常优于人工前处理。
华大智造商品市场中心总监汪婧婧女士在主题分享《组学前沿实验室DCS Lab：助力生命科学实验室的国产化进程和全球化发展》中介绍到，华大智造发起的组学前沿实验室DCS Lab全球科研赋能计划，面向基因组学、细胞组学和时空组学等前沿组学技术，通过推动规模化的跨组学研究来引爆大规模科学突破发现，旨在助力全球顶级科研人员打造国际领先的、规模化、标准化的多组学前沿实验室，推动生命科学前沿研究和行业发展。
DCS Lab实验室采用模块化和标准化设计，便于快速部署和升级，从而大幅节约时机和提升科研效率。以标准化的DCS Lab为例，面积仅需100-150平方米，包括DNBSEQ-T7测序平台和配套自动化设备、单细胞测序工具、时空组学研究工具等。半年前，华大智造在香港科学园从0到1建成实验室用时仅42天，从实验室设计到设备进驻，一气呵成的全流程，华大智造体现了为用户快速、高效构建高度自动化、智慧化、一站式实验室的能力。目前，DCS Lab已在全世界内持续落成，包括天津细胞生态海河实验室、新加坡国立癌症中心、上海脑科学与类脑研究中心等，展现了其在推动生命科学研究和应用方面的潜力和影响。华大智造通过DCS Lab推动生命科技的发展，致力于使科研工具更加可及，以助力科研工作者在精准医学、蛋白组学、细胞组学等领域取得新的进展，进而为人类健康提供更有效的解决方案。
新羿生物副总裁杨文军女士分享了《如何推动PCR仪的高性能、高通量、数字化、标准化》，她表示，数字PCR技术正以其高灵敏度和绝对定量的特点，在肿瘤微小残留检测和重症感染快检中展现出显著优势。新羿生物专注于数字PCR技术创新，已经开发出了从分体机到一体机的多个系列产品，其中数字PCR一体机可以在一定程度上完成全自动、流水线操作，实现高灵敏、高通量检测。新羿生物还参与了国家数字PCR行业标准的制定，推动行业的数字化和标准化发展。与此同时，新羿生物还开发了分子POCT产品，将样本制备与检测一体化，简化了操作的过程，提升了用户体验。
临床需求是技术发展的最大动力，目前新羿生物在数字PCR平台上已经开发了涵盖肿瘤、感染和优生优育等领域的应用，希望与医院和疾控中心等合作伙伴建立合作伙伴关系，将这些技术真正应用于临床，以满足医疗需求，提升公共健康水平。
随后，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所研究员、国家重点研发计划首席科学家宋一之，品格智造创始人兼CEO 梁智洪，层浪生物创始人/CEO 刘铁夫，荷塘创投董事总经理戴晨共同围绕《国产替代与扬帆出海：实验室仪器与设备壮大的必由之路》这一主题展开了圆桌讨论。
宋一之：近年来，科学仪器的更新换代速度加快，每年有新型号或功能升级，这对用户是积极变化。但同时，现代仪器的耐用性似乎下降，一年后常出现一些明显的异常问题，厂家倾向于维修或推销新产品。
梁智洪：未来科学仪器领域将会是多技术路线并行、百花齐放的新格局。智能化设备将取代人工进行简单重复的工作，但各技术路线有其独特性。国外传统仪器专注于深化技术沉淀，我们则探索如机器人技术和柔性技术等新方法，以满足市场上未被满足的实验需求。不同的技术方法，将使得我们在解决实验室中很多问题的方式更为丰富和灵活。
刘铁夫：近二十年来，Made in China正逐步转变为R and D in China，研发中心已经逐步向中国迁移，尤其是在流式细胞仪领域，国内研发和设计将慢慢的变成为全球的中心。
戴晨：作为生命科学研究的基础设施产业，实验室仪器及设备“国产替代”的价值正在不断显现。目前实验室仪器及设备领域，尤其是在高端分析仪器领域的国产替代进程如何？主要面临哪些挑战？
宋一之：国产替代的进程主要分三个阶段，一是“人有我廉”，二是“人有我优”，三是“人无我有”，我们正处于从“人有我廉”到“人有我优”过渡的阶段。目前在流式细胞仪、质谱、二代三代测序、凝胶成像、低温样本保存设备等仪器等领域，国内的研发能力较强，产品可与国外中端型号竞争。但在高端型号，例如空间转录组的高端平台方面与国外相比仍有差距。期望未来能逐步实现从“人有我优”到“人无我有”的转变。
国产科学仪器在实现进口替代的过程中还面临三大挑战。首先是用户信心问题，这一定要通过提供更好的服务和展示国产仪器的优势来逐步克服。其次是关键核心器件的自主创新突破，比如在探测器、激光器、精密流体控制部件等领域虽小但仍被卡脖子的领域，无论是国家战略层面还是企业层发展都需要重视其布局和发展。最后是原创性挑战，国内科学仪器需要发展具有自主知识产权的创新产品，未来期望有更多像纳米流式分选仪这样的“人无我有”的自主原创仪器设施出现。
戴晨：国内企业在推动实验室仪器及设备的国产替代方面已经实现哪些突破，还有哪几个方面需要继续追赶？请从自身方面出发谈下实践经验。
梁智洪：生命科学讲究生物多样性，仪器设施及技术路线也应该是多样性的。国产替代既要在专精方面与国外品牌拼技术能力、拼成本，同时也要针对实验室的未被满足需求，探索更多的新技术路线和方法。跨界融合是关键，利用智能设备和物联网，加速从理论到实践的转化。仪器设施领域的国产替代不仅是技术竞争，更是多领域技术融合，以更多的技术方向和思路，应用更多的技术方法去达到目的。
刘铁夫：目前，国产仪器设施厂家在临床市场已取得了不错的成绩，但在科研领域的国产替代面临挑战，仍需继续努力。这是由于临床市场重视产品的性能、稳定性与成本的平衡，而科研用户则更注重产品的价值。目前层浪生物在产品高端化方面处于国内前列，未来将继续提升。人才差异是主要挑战，国内年轻化研发团队与国外资深专家相比仍有差距，但随着经验积累，国内在技术创新和产品的市场替代方面还有很好的发展空间和市场潜力。
戴晨：在医疗产业出海提速的大背景下，部分国产实验室仪器及设备厂商在深植本土的同时，也在探索海外市场机会。当前实验室仪器设施领域的出海态势如何？不同的海外市场面临着哪些特殊挑战，应当注意些什么关键点？
刘铁夫：仪器设施行业的出海战略可以借鉴医疗设施，先从第三世界国家起步，再逐步扩展至中东、东南亚、拉美等地区。这一过程需要时间，但随着国内科研领域的蓬勃发展，产品的质量、成本和服务能力不断的提高，在国际市场上的竞争力也将越来越强。
梁智洪：当前许多新兴企业都在全球化背景下考量产品竞争力，无论是先从国外市场起步还是深耕国内市场后再扩展海外，差异化竞争是关键。国外对差异化特点和解决能力的重视更胜过对品牌的关注，因此技术路线和产品差异化是提升出海产品竞争力的重要方法。在国内内卷的环境下，我们不仅注重成本优势，在解决方案的差异化和成本效益方面也有独特考量，我们还拥有强大的供应链，这样的策略也让中国企业在出海时更具竞争力。
宋一之：“未来三年是关键节点，希望国内科研仪器厂家能够抓住政策保护期，三年之后能够像新能源汽车一样在整个世界遍地开花。”
梁智洪：“将科学家的原理创新和工程师的技术创新相结合，实现具有中国特色的，存在竞争力的国产替代。”
实验室仪器与设备是科学研究的基础，是技术创新的动力，对促进生命科学领域的科研转化、创新药物与疗法的研发、临床应用探索等方面具有至关重要的作用。我们期待通过此次论坛，能够在一定程度上帮助业内人士从政策、产业、技术、市场等方面更好地了解行业现状和趋势，从而逐步推动实验室仪器与装备产业的技术创新和产业升级，加速该领域的国产替代与全球化进程。
相信在不久的将来，国内实验室仪器及设备行业会有更多的技术创新和产业升级，更从容地走向更为广阔的全球化市场，为全球医疗行业的发展和进步作出更大的贡献。
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