20世紀(jì)60年代，出現(xiàn)的第一臺(tái)微處理器，給機(jī)械化的實(shí)驗(yàn)室?guī)?lái)了新的機(jī)會(huì)和機(jī)遇。20世紀(jì)80年代計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化的大規(guī)模應(yīng)用。直至現(xiàn)在科技依舊在不斷發(fā)展。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能還有機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)快速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化也發(fā)展到了一個(gè)新的階段，從單一的功能向著全實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化方向發(fā)展。人們對(duì)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化的定義可以分為狹義和廣義：狹義的實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化指通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理和獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果這一過(guò)程的自動(dòng)化；廣義的理解包括科學(xué)實(shí)驗(yàn)、仿真、圖像處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)檢查、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的控制、文獻(xiàn)專利情報(bào)的管理、各種數(shù)據(jù)庫(kù)、自動(dòng)翻譯、專家系統(tǒng)等?；仡櫿麄€(gè)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化的發(fā)展歷程，大體經(jīng)歷了3個(gè)主要階段：
無(wú)自動(dòng)化（即所有儀器都作為獨(dú)立機(jī)器存在）、部分實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化（實(shí)驗(yàn)室分析儀與分析前工作站互連并部分集成）以及全實(shí)驗(yàn)自動(dòng)化（即主要的分析前和分析后的步驟在與分析儀物理連接的工作站上自動(dòng)執(zhí)行，并由軟件程序有效地管理）三個(gè)發(fā)展階段。
現(xiàn)如今，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)需要讓企業(yè)在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，誰(shuí)先將想法變成現(xiàn)實(shí)誰(shuí)就在這個(gè)領(lǐng)域占據(jù)了主動(dòng)權(quán)，因此讓研發(fā)過(guò)程加速成為了大家的共識(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化的需求也愈加強(qiáng)烈。面對(duì)強(qiáng)烈的市場(chǎng)需求，實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化不僅在國(guó)內(nèi)，乃至全球都是風(fēng)口的存在。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2022 年全球?qū)嶒?yàn)室自動(dòng)化設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模為 68.7 億美元，預(yù)計(jì)以 6.64%的 CAGR于 2030 年穩(wěn)步增至 114.9 億美元，而我國(guó)的實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化滲透率低，市場(chǎng)規(guī)模約為8億美元，超千億市場(chǎng)空間廣闊，外資壟斷格局亟待突破。當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化設(shè)備主要分為三類：標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品、非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品、定制化產(chǎn)品，這幾類產(chǎn)品并不是純粹的全面代替演進(jìn)關(guān)系，而是根據(jù)成本需求、通量要求以及客戶情況，匹配不同的產(chǎn)品形式。本文將對(duì)這三類產(chǎn)品的特點(diǎn)、主流廠商及產(chǎn)品和應(yīng)用領(lǐng)域做一個(gè)簡(jiǎn)單梳理。
標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品
所謂標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品指的是單模塊形式自動(dòng)化。這種產(chǎn)品功能比較單一，往往只有一種或者兩種功能可以使每一個(gè)模塊都有獨(dú)立的操作能力。比如自動(dòng)化樣本運(yùn)輸、自動(dòng)化樣本存儲(chǔ)、自動(dòng)化配液、自動(dòng)化稱量、自動(dòng)化離心、自動(dòng)化消解以及自動(dòng)化測(cè)試等操作。國(guó)內(nèi)相當(dāng)多的實(shí)驗(yàn)室處于該實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化的單模塊自動(dòng)化階段。主流廠商有安捷倫、帝肯、哈美頓等。此部分列出在儀器信息網(wǎng)參展的部分標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品：
Agilent Bravo 自動(dòng)液體處理平臺(tái)
帝肯（Tecan) Cavro Omni Flex 機(jī)械臂
非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品
非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品指的是為了與某個(gè)儀器設(shè)備進(jìn)行整合聯(lián)用，為它單獨(dú)研發(fā)的一種模塊。主要是為了提高該儀器的使用效率，例如代謝組學(xué)樣品前處理平臺(tái)。由于非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的利潤(rùn)空間有限，不僅占據(jù)了公司的研發(fā)精力，還不具有復(fù)制性，因此從事該產(chǎn)品的研發(fā)公司相對(duì)較少。此部分列出在儀器信息網(wǎng)參展的部分非標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品：
Agilent Bravo 代謝組學(xué)樣品前處理平臺(tái)（專為血漿代謝組學(xué)設(shè)計(jì)）
NEMO 適用生物安全柜的自動(dòng)移液系統(tǒng)（專為生物安全柜、超凈工作臺(tái)、通風(fēng)柜等有限空間環(huán)境設(shè)計(jì)）
定制化產(chǎn)品
而定制化產(chǎn)品則是定制化的為某一個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)自動(dòng)化產(chǎn)品代替人工操作環(huán)節(jié)，銜接實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，最終變成一個(gè)全方位、全覆蓋的自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室。該類產(chǎn)品不僅代替勞動(dòng)力，而且還代替了一部分腦力勞動(dòng)，具有機(jī)器學(xué)習(xí)、自動(dòng)判斷、自我決策能力，這類自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室多用在研究型實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域，特別是解決多品種、小批量、多批次、高時(shí)效的檢測(cè)需求，在全實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化基礎(chǔ)上，融入機(jī)器深度學(xué)習(xí)等人工智能，即實(shí)驗(yàn)室智能化操作和管理，通過(guò)對(duì)智能實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人發(fā)出指令，進(jìn)行所有的實(shí)驗(yàn)室操作，包括樣品前處理、分析檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，并可以循環(huán)往復(fù)地進(jìn)行。主流廠商主要有鎂伽、匯像等。
定制化產(chǎn)品效果圖
在中國(guó)，大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化的程度還主要停留在單模塊形式上；只有個(gè)別領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)室實(shí)現(xiàn)了定制化產(chǎn)品形式，其集成程度有限，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)售價(jià)大都在百萬(wàn)人民幣級(jí)別，客戶包括藥企、疾控中心、第三方檢測(cè)中心等。未來(lái)實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化將向著智能化的趨勢(shì)發(fā)展，完全將人從實(shí)驗(yàn)室中抽離出來(lái)，實(shí)現(xiàn)更高層次的升維。
