20世紀(jì)60年代，出現(xiàn)的第一臺微處理器，給機(jī)械化的實驗室?guī)砹诵碌臋C(jī)會和機(jī)遇。20世紀(jì)80年代計算機(jī)和軟件技術(shù)的快速發(fā)展推動了實驗室自動化的大規(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，實驗室自動化也發(fā)展到了一個新的階段，從單一的功能向著全實驗室自動化方向發(fā)展。人們對實驗室自動化的定義可以分為狹義和廣義：狹義的實驗室自動化指通過實驗獲取數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理和獲得實驗結(jié)果這一過程的自動化；廣義的理解包括科學(xué)實驗、仿真、圖像處理、計算機(jī)輔助設(shè)計、自動測量、自動檢查、實驗設(shè)備的控制、文獻(xiàn)專利情報的管理、各種數(shù)據(jù)庫、自動翻譯、專家系統(tǒng)等?；仡櫿麄€實驗室自動化的發(fā)展歷程，大體經(jīng)歷了3個主要階段：
無自動化（即所有儀器都作為獨立機(jī)器存在）、部分實驗自動化（實驗室分析儀與分析前工作站互連并部分集成）以及全實驗自動化（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執(zhí)行，并由軟件程序有效地管理）三個發(fā)展階段。
現(xiàn)如今，激烈的市場競爭需要讓企業(yè)在短時間內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，誰先將想法變成現(xiàn)實誰就在這個領(lǐng)域占據(jù)了主動權(quán)，因此讓研發(fā)過程加速成為了大家的共識，對實驗室自動化的需求也愈加強烈。面對強烈的市場需求，實驗室自動化不僅在國內(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)嶒炇易詣踊O(shè)備市場規(guī)模為 68.7 億美元，預(yù)計以 6.64%的 CAGR于 2030 年穩(wěn)步增至 114.9 億美元，而我國的實驗室自動化滲透率低，市場規(guī)模約為8億美元，超千億市場空間廣闊，外資壟斷格局亟待突破。當(dāng)前實驗室自動化設(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。本文將對這三類產(chǎn)品的特點、主流廠商及產(chǎn)品和應(yīng)用領(lǐng)域做一個簡單梳理。
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模塊都有獨立的操作能力。比如自動化樣本運輸、自動化樣本存儲、自動化配液、自動化稱量、自動化離心、自動化消解以及自動化測試等操作。國內(nèi)相當(dāng)多的實驗室處于該實驗室自動化的單模塊自動化階段。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 自動液體處理平臺
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儀器設(shè)備進(jìn)行整合聯(lián)用，為它單獨研發(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。由于非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的利潤空間有限，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（專為血漿代謝組學(xué)設(shè)計）
NEMO 適用生物安全柜的自動移液系統(tǒng)（專為生物安全柜、超凈工作臺、通風(fēng)柜等有限空間環(huán)境設(shè)計）
定制化產(chǎn)品
而定制化產(chǎn)品則是定制化的為某一個實驗室進(jìn)行設(shè)計，通過自動化產(chǎn)品代替人工操作環(huán)節(jié)，銜接實驗的各個環(huán)節(jié)，最終變成一個全方位、全覆蓋的自動化實驗室。該類產(chǎn)品不僅代替勞動力，而且還代替了一部分腦力勞動，具有機(jī)器學(xué)習(xí)、自動判斷、自我決策能力，這類自動化實驗室多用在研究型實驗室領(lǐng)域，特別是解決多品種、小批量、多批次、高時效的檢測需求，在全實驗室自動化基礎(chǔ)上，融入機(jī)器深度學(xué)習(xí)等人工智能，即實驗室智能化操作和管理，通過對智能實驗室機(jī)器人發(fā)出指令，進(jìn)行所有的實驗室操作，包括樣品前處理、分析檢測和實驗數(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，大多數(shù)實驗室自動化的程度還主要停留在單模塊形式上；只有個別領(lǐng)域?qū)嶒炇覍崿F(xiàn)了定制化產(chǎn)品形式，其集成程度有限，在國內(nèi)市場售價大都在百萬人民幣級別，客戶包括藥企、疾控中心、第三方檢測中心等。未來實驗室自動化將向著智能化的趨勢發(fā)展，完全將人從實驗室中抽離出來，實現(xiàn)更高層次的升維。
