微流控技術(shù)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模、企業(yè)格局、行業(yè)優(yōu)勢(shì)及發(fā)展壁壘分析：生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜-良品率不高

微流控技術(shù)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模、企業(yè)格局、行業(yè)優(yōu)勢(shì)及發(fā)展壁壘分析：生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，良品率不高

微流控芯片技術(shù)是指把生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)分析過(guò)程的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，并且能夠自動(dòng)完成分析全過(guò)程的一項(xiàng)技術(shù)。微流控芯片是微流控技術(shù)的下游應(yīng)用單元，是當(dāng)前微全分析系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展的重點(diǎn)。通過(guò)微型電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)，微流控芯片能夠在固體芯片表面構(gòu)建微型生物化學(xué)分析系統(tǒng)，快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)、核酸以及其他特定目標(biāo)對(duì)象的處理和檢測(cè)，被業(yè)界譽(yù)為“芯片實(shí)驗(yàn)室”。

作為生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、流體、電子、材料、機(jī)械等交叉學(xué)科而興起的研究熱點(diǎn)，微流控芯片相比于一般的檢測(cè)技術(shù)，具有高分析效率、高精確度、集成化、通量靈活化、自動(dòng)化和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。微流控芯片材料的優(yōu)缺點(diǎn)微流控芯片材料優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)硅材料（1）具有良好的化學(xué)惰性和熱穩(wěn)定性；（2）良好的光潔度，加工工藝成熟；（3）可用于制作聚合物芯片的模具等。（1）易碎，價(jià)格貴；（2）不能透過(guò)紫外光；（3）電絕緣性能不夠好；（4）表面化學(xué)行為較復(fù)雜。玻璃石英材料（1）很好的電滲性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)；（2）有利于化學(xué)方法進(jìn)行表面改性；（3）可用光刻和蝕刻技術(shù)進(jìn)行加工（1）難以得到深寬比大的通道；（2）加工成本較高；（3）封接難度較大。有機(jī)高分子聚合物材料（PMMA等）（1）成本低，品種多樣，價(jià)格低廉適合大量生產(chǎn)；（2）可通過(guò)可見(jiàn)光與紫外光；（3）可用化學(xué)方法進(jìn)行表面改性；（4）易加工得到寬深比大的通道。（1）不耐高溫；（2）導(dǎo)熱系數(shù)低；（3）表面改性的方法尚不夠成熟。紙質(zhì)芯片材料（1）較硅、玻璃等材質(zhì)，紙的成本低；（2）無(wú)需模板，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不受約束（3）分析系統(tǒng)易微型化、便攜化。無(wú)需外置驅(qū)動(dòng)泵，紙張可折疊，易保存和運(yùn)輸；（4）生物兼容性好。濾紙主要成本為纖維素，可固定酶、蛋白質(zhì)和DNA等生物大分子；（5）檢測(cè)背景低。紙張通常是白色，有利于在紙芯片上開(kāi)展比色分析；（6）后處理簡(jiǎn)單，無(wú)污染，可通過(guò)簡(jiǎn)單安全的燃燒方式進(jìn)行處理。（1）樣本殘留在紙通道中和樣品在運(yùn)輸過(guò)程中的蒸發(fā)導(dǎo)致樣品利用率降低。；（2）對(duì)于一些具有低表面張力的樣本，疏水區(qū)不一定有足夠的疏水性，樣本可能會(huì)發(fā)生滲漏；（3）結(jié)合傳統(tǒng)的比色法，對(duì)于太低濃度的樣本分析紙芯片無(wú)法檢測(cè)。數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

一、微流控技術(shù)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模

微流控的發(fā)展歷史較短。微流控芯片的概念，最早可以追溯至1990年，瑞士的Manz和Widmer進(jìn)行了電泳分離，開(kāi)啟了微流控芯片的發(fā)展道路。此后的幾年，國(guó)外多家公司的研發(fā)對(duì)于微流控芯片技術(shù)逐漸成熟做了很大貢獻(xiàn)，我國(guó)也于2002年起開(kāi)始助力微流控技術(shù)的發(fā)展。2016-2017年，我國(guó)出臺(tái)相應(yīng)的政策，希望大力推進(jìn)國(guó)內(nèi)微流控芯片的研發(fā)進(jìn)程。直至今日，國(guó)內(nèi)微流控的市場(chǎng)規(guī)模有了明顯的發(fā)展。目前，微流控技術(shù)主要用于體外診斷（IVD）、細(xì)胞捕獲及細(xì)胞計(jì)數(shù)等。我國(guó)在微流控分析方面的研究雖然起步較國(guó)外晚了四到五年，但在多個(gè)相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域都具有足夠的積累與優(yōu)勢(shì)。微流控芯片的發(fā)展歷史時(shí)間主要事件1990年瑞士Ciba-Geigy公司的Manz與Widmer應(yīng)用MEMS技術(shù)在一塊微型芯片上實(shí)現(xiàn)了此前一直需要在毛細(xì)管內(nèi)才能完成的電泳分離，首次提出了微全分析系統(tǒng)（Micro-TotalAnalyticalSystem，ì-TAS）即我們現(xiàn)在熟知的微流控芯片。1994年美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員MikeRamsey在Manz與Widmer的原有研究基礎(chǔ)上，改進(jìn)了芯片毛細(xì)管電泳進(jìn)樣方法，提高了其性能。同年，世界首屆國(guó)際微全分析系統(tǒng)學(xué)術(shù)會(huì)議在荷蘭Enschede舉行，微流控芯片全面進(jìn)入大眾視野。1995年全球首家專(zhuān)門(mén)從事微流控芯片技術(shù)的公司CaliperLifeSciences在美國(guó)馬薩諸塞州成立。微流控芯片正式開(kāi)啟了商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化之路，芯片的快速模板復(fù)制法PDMS、芯片的軟光刻微閥/微泵被相繼提出。1999年安捷倫公司和Galiper公司聯(lián)合推出首臺(tái)微流控芯片商品化儀器，被應(yīng)用于生物分析和臨床分析領(lǐng)域。2002年大規(guī)模集成化微流控芯片成功制備。在首屆微流控學(xué)術(shù)會(huì)議上，我國(guó)就為研究微流控技術(shù)的相關(guān)公司每年提供數(shù)千萬(wàn)人民幣的資金支持，促進(jìn)國(guó)內(nèi)微流控技術(shù)的發(fā)展。2016年-至今2016年，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》明確提出，體外診斷產(chǎn)品要突破微流控芯片、單分子檢測(cè)、自動(dòng)化核酸檢測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)。2017年，科技部印發(fā)《“十三五”生物技術(shù)創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》，明確將微流控芯片納入到新一代生物檢測(cè)技術(shù)當(dāng)中。微流控芯片與體外診斷的綁定從政策層面得到了支持，國(guó)內(nèi)研發(fā)微流控芯片的公司中，有近90%投身于將該技術(shù)應(yīng)用到體外診斷領(lǐng)域。除了政策驅(qū)動(dòng)之外，體外診斷領(lǐng)域之所以能夠成為微流控技術(shù)細(xì)分市場(chǎng)中占比最大的部分，還得益于體外診斷行業(yè)近幾年來(lái)的迅猛發(fā)展。2017年至2019年，我國(guó)體外診斷行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到18.7%。體外診斷行業(yè)發(fā)展帶動(dòng)起底層技術(shù)的創(chuàng)新，成為最先實(shí)現(xiàn)微流控技術(shù)落地的行業(yè)。如今，POCT（現(xiàn)場(chǎng)快速診斷）設(shè)備對(duì)微流控芯片的需求在不斷遞增，POCT將成為微流控產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最大驅(qū)動(dòng)力。數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

發(fā)布的《2020-2026年中國(guó)微流控分析芯片行業(yè)市場(chǎng)全面調(diào)研及競(jìng)爭(zhēng)格局預(yù)測(cè)報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示：2019年全球微流控產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了99.8億美元，微流控設(shè)備市場(chǎng)達(dá)到了34.8億美元，預(yù)測(cè)2019年到2024年期間，微流控產(chǎn)品市場(chǎng)復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)11.7%，微流控設(shè)備市場(chǎng)復(fù)合年增長(zhǎng)率為10.8%，到2024年微流控產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到173.8億美元，微流控設(shè)備市場(chǎng)將達(dá)到58.1億美元。2019年微流控產(chǎn)品和設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模（十億美元）數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

未來(lái)微流控芯片行業(yè)在國(guó)內(nèi)發(fā)展的前景依舊值得期待。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，我國(guó)的微流控技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了多個(gè)場(chǎng)景中，其中微流控與體外診斷有著很深的關(guān)聯(lián)。微流控與體外診斷的綁定從政策層面得到了認(rèn)證，國(guó)內(nèi)近83%研發(fā)微流控芯片的公司都是將其應(yīng)用到體外診斷領(lǐng)域。微流控技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

體外診斷市場(chǎng)與各地區(qū)的人口總數(shù)、醫(yī)療保障水平、醫(yī)療技術(shù)及服務(wù)水平等因素密切相關(guān)。從市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，2017年全球體外診斷市場(chǎng)規(guī)模648億美元，預(yù)計(jì)2020年將達(dá)到747億美元，期間年復(fù)合增長(zhǎng)率為4.7%。2019年全球體外診斷行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)714億美元數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

我國(guó)體外診斷行業(yè)處于高速發(fā)展期，2014年我國(guó)體外診斷行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模為300億元，預(yù)計(jì)2019年增加到705億元，五年復(fù)合增長(zhǎng)率為18.6%，遠(yuǎn)高于同時(shí)期全球平均增長(zhǎng)水平。2019年我國(guó)體外診斷行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)705億數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

二、微流控技術(shù)行業(yè)企業(yè)格局

國(guó)外有關(guān)微流控芯片的公司包括了Cepheid、BioFire、IQuum等。微流控產(chǎn)品上市后促進(jìn)了企業(yè)發(fā)展推動(dòng)效果顯著，比如Cephied的微流控產(chǎn)品GeneXepert的上市后，其公司收入和股價(jià)都呈現(xiàn)過(guò)飛躍式增長(zhǎng)。這些企業(yè)做出規(guī)模后又被頭部企業(yè)收購(gòu)。目前，國(guó)外的微流控芯片技術(shù)依舊由羅氏、雅培和丹納赫等大型跨國(guó)廠商所主導(dǎo)。從總體上來(lái)看，微流控技術(shù)的發(fā)展會(huì)不斷吸引資本投入，形成技術(shù)與資本相互充盈的局面。國(guó)外微流控知名企業(yè)情況公司簡(jiǎn)介產(chǎn)品介紹CepheidCepheid是一家全球分子診斷行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)，致力于臨床快速分子診斷產(chǎn)品的研究與生產(chǎn)。該公司于1996年創(chuàng)立，以PCR儀為儀器平臺(tái)的分子診斷技術(shù)雖然應(yīng)用廣泛，技術(shù)成熟，但也存在局限：操作過(guò)程復(fù)雜，需要專(zhuān)業(yè)操作人員;易被污染，造成檢測(cè)結(jié)果的“假陽(yáng)性”。Cepheid成立的初衷就是解決PCR技術(shù)的這些痛點(diǎn)。公司在風(fēng)投的支持下開(kāi)始運(yùn)營(yíng)，其研發(fā)是基于勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的快速PCR技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了重大改進(jìn)。于2016年被丹納赫收購(gòu)。Cepheid的GeneXpert產(chǎn)品是世界上最先進(jìn)的全自動(dòng)分子診斷平臺(tái)，在臨床上用于自動(dòng)完成來(lái)源于人體的樣本在核酸檢測(cè)過(guò)程中的樣本準(zhǔn)備、核酸擴(kuò)增以及目標(biāo)序列在單一或者復(fù)雜樣品中的檢測(cè)。它能夠?qū)悠分苽?，核酸擴(kuò)增與檢測(cè)完全整合到一個(gè)小小的檢測(cè)試劑盒中，使得即使不具備專(zhuān)業(yè)技術(shù)的人員也可以進(jìn)行復(fù)雜的分子檢測(cè)，而且針對(duì)不同的疾病或病原菌，該公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了功能齊全的試劑盒產(chǎn)品，滿足患者從常規(guī)傳染病到癌癥基因檢測(cè)的各個(gè)領(lǐng)域。BioFireBioFire是一家總部位于猶他州鹽湖城的私人臨床診斷公司。公司成立于1990年，目前擁有70多項(xiàng)與聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)相關(guān)的專(zhuān)利，包括快速PCR循環(huán)。該公司利用其廣泛的專(zhuān)利組合，成功地將近200種產(chǎn)品推向臨床、研究和軍事市場(chǎng)。于2014年被生物梅里埃收購(gòu)。BioFire公司的FilmArray微流控芯片是目前已經(jīng)成功商業(yè)化的微流控產(chǎn)品的經(jīng)典之作，該芯片采用巢式多重PCR分析技術(shù)，對(duì)同一個(gè)血液樣品進(jìn)行一次測(cè)試便可以檢測(cè)多達(dá)24種病原體，并且整個(gè)檢測(cè)過(guò)程比傳統(tǒng)PCR或RT-PCR方式要快得多，只需要大約一個(gè)小時(shí)的時(shí)間，非常適合于傳染病的早期快速篩查。目前該芯片主要用于呼吸道、胃腸道血液和腦膜炎的感染檢測(cè)。該產(chǎn)品并非從單一的某種致病菌的角度，而是從整體的疾病的角度來(lái)設(shè)計(jì)檢測(cè)芯片，這對(duì)于只出現(xiàn)某種癥狀而不清楚致病菌種類(lèi)的患者來(lái)說(shuō)，可以同時(shí)對(duì)導(dǎo)致該癥狀的多種致病菌進(jìn)行同時(shí)檢測(cè)，逐一排除篩查最終便可以定位導(dǎo)致疾病的病原菌，進(jìn)而采取必要的治療手段來(lái)治療。IQuumIQuum是試管內(nèi)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，該技術(shù)是一種新型的生物樣品檢測(cè)平臺(tái)，它為生物檢測(cè)市場(chǎng)的廣泛領(lǐng)域提供了革命性的利益。該公司的專(zhuān)利技術(shù)使非專(zhuān)業(yè)人員能夠在任何環(huán)境下以更快的速度進(jìn)行更復(fù)雜的生物樣本檢測(cè)。該公司于1998年創(chuàng)立，目前正將其試管內(nèi)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)和產(chǎn)品商業(yè)化，用于臨床診斷、生物防御和工業(yè)測(cè)試市場(chǎng)。于2014年被羅氏收購(gòu)。IQuum的cobasLiatPCRSystem是新一代聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)技術(shù)。其大小與咖啡機(jī)差不多，15分鐘內(nèi)便可檢測(cè)出A型鏈球菌，20分鐘內(nèi)可以檢測(cè)出流感病毒，十分快捷精準(zhǔn)。數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

目前，國(guó)內(nèi)的微流控市場(chǎng)由頭部企業(yè)微點(diǎn)生物領(lǐng)跑，其余的企業(yè)處在快速融資成型階段。值得注意的是，我國(guó)的微流控芯片處于行業(yè)上游的企業(yè)依然很少，大多數(shù)企業(yè)都是自研自銷(xiāo)，根據(jù)業(yè)務(wù)需求而生產(chǎn)。隨著國(guó)內(nèi)生物技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，微流控的應(yīng)用場(chǎng)景也會(huì)不斷擴(kuò)展，未來(lái)微流控芯片批量生產(chǎn)的需求提高后，先占據(jù)上游的微流控芯片研發(fā)企業(yè)就占據(jù)了先發(fā)優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)具有代表性的幾家企業(yè)有微點(diǎn)生物、新歌元生物、嵐煜生物、博暉創(chuàng)新和融智生物。國(guó)內(nèi)微流控代表企業(yè)公司名稱產(chǎn)品技術(shù)平臺(tái)資本微點(diǎn)生物mLabs?微流控?zé)晒饷庖叻治鰞x、Smart多通道微流控?zé)晒饷庖叻治鰞x、Hyperi300全自動(dòng)微流控?zé)晒饷庖叻治鰞x和qLabs?電化學(xué)凝血分析儀體外診斷床旁即時(shí)檢測(cè)產(chǎn)品的通用診斷平臺(tái)（mLabs平臺(tái)、qLabs平臺(tái)），電化學(xué)平臺(tái)公司目前處于戰(zhàn)略投資階段，經(jīng)歷數(shù)段千萬(wàn)元融資，曾在新三板上市，現(xiàn)已摘牌。新格元生物SingleronMatrix?自動(dòng)化單細(xì)胞測(cè)序文庫(kù)構(gòu)建系統(tǒng)，GEXSCOPE?單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)處理軟件（SCOPEtools），單細(xì)胞數(shù)據(jù)庫(kù)SingleronDB單細(xì)胞測(cè)序自動(dòng)化平臺(tái)，生物信息分析平臺(tái)公司分別在2018年和2019年獲得一千萬(wàn)元的天使輪融資和近億元的Pre-A輪融資。博暉創(chuàng)新GenPlex?微流控全自動(dòng)核酸檢測(cè)，質(zhì)譜儀ExpressionSCMS和ExpressionLCMS，輪狀病毒、腸道腺病毒聯(lián)合檢測(cè)試劑盒（免疫熒光法），BH系列原子吸收光譜儀分子診斷、免疫診斷、原子吸收、原子熒光及質(zhì)譜五大技術(shù)平臺(tái)公司目前已在A股市場(chǎng)上市。融智生物QuanPLEX微流控芯片實(shí)時(shí)定量PCR分析儀、QuanID微生物質(zhì)譜系統(tǒng)、ColorGRAM全自動(dòng)革蘭氏染色儀“寬譜定量飛行時(shí)間質(zhì)譜”及“微流控芯片核酸快速分析”兩大技術(shù)平臺(tái)公司在2019年8月獲得金闔資本和凱輝基金過(guò)億元融資。數(shù)據(jù)來(lái)源：公開(kāi)資料整理

三、微流控技術(shù)行業(yè)優(yōu)勢(shì)

1.集成小型化與自動(dòng)化

微流控技術(shù)能夠把樣本檢測(cè)的多個(gè)步驟集中在一張小小的芯片上，通過(guò)流道的尺寸和曲度、微閥門(mén)、腔體設(shè)計(jì)的搭配組合來(lái)集成這些操作步康，最終使整個(gè)檢測(cè)集成小型化和自動(dòng)化。

2.高通量

由于微流控可以設(shè)計(jì)成為多流道，通過(guò)微流道網(wǎng)絡(luò)可以同時(shí)將待檢測(cè)樣本分流到多個(gè)反應(yīng)單位，同時(shí)反應(yīng)單元之間相互隔離，使各個(gè)反應(yīng)互不相干擾，因此可以根據(jù)需要對(duì)同一個(gè)樣本平行進(jìn)行多個(gè)項(xiàng)目的檢測(cè)。與常規(guī)逐個(gè)項(xiàng)目檢測(cè)相比，大大縮短了檢測(cè)的時(shí)間，提高了檢測(cè)效率，具有高通量的特點(diǎn)。

3.檢測(cè)試劑消耗少

由于集成檢測(cè)的小型化，使微流控芯片上的反應(yīng)單元腔體非常小，雖然試劑配方的濃度可能有一定比例的提高，但是試劑使用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)試劑，大大降低了試劑的消耗量。

4.樣本量需求少

由于只在小小的芯片上完成檢測(cè)，因此需要被檢測(cè)的樣本量需求非常少，往往只需要微升甚至納升級(jí)別。此外還可以直接用全血進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于嬰兒、老人、殘疾人這些血量少、靜脈采集困難的人群，使其檢測(cè)更加方便;或者是非常珍貴稀少的樣本，使其多項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)成為可能。

5.污染少

由于微流控芯片的集成功能，原先在實(shí)驗(yàn)室里需要人工完成的各項(xiàng)操作全部集成到芯片上自動(dòng)完成，使人工操作時(shí)樣本對(duì)環(huán)境的污染降低到最低程度。例如在分子核酸類(lèi)檢測(cè)中，無(wú)論是樣