医疗行业体外诊断专题报告：微流控芯片高精度+自动化的新蓝海.pdf

证券研究报告证券研究报告 敬请参阅最后一页重要声明 证券研究报告 第 1 页 共 21 页【体外诊断体外诊断专题报告】专题报告】微流控芯片微流控芯片：高精度：高精度+自动化的新蓝海自动化的新蓝海 2020.05.21【微流控芯片优势】【微流控芯片优势】1）高分析效率：在 PCR 检验领域，相比传统的 PCR 检验，现有的微流控芯片能够将诊断检测过程缩短至最低 10-15 分钟；2）高精确度：硅制的确定性侧向位移微流控芯片比之前公认的最精密的芯片粒子分离技术的分离孔径要小 50 倍，意味着检测精度也将提高 50 倍；3）集成化：采用微加工机技术，将所需要的微通道集成到一块基板上面，并能够形成微通道网络，因此不仅体积微小只有方寸大小，而且网络状的微结构比较简单；4）自动化：Fluidigm 的微流控基因分析系统 Biomark HD 可以 4 个小时自动同时分析96 个样本和每个样本的 96 个位点进行高通量 PCR 检验，快速生成近万个数据点；5）节能环保：微流控芯片对于样液的需求量比常规检测方法要少的多，只需要数微升，因此整体很大程度的降低了珍贵样品液与检测液的消耗和能源的消耗。【全球市场及国内市场情况】【全球市场及国内市场情况】2019 年全球微流控产品市场规模达到了 99.8 亿美元，微流控设备市场达到了 34.8 亿美元。大型企业并购微流控企业是长期趋势，资本的注入会促进微流控芯片领域更快速发大型企业并购微流控企业是长期趋势，资本的注入会促进微流控芯片领域更快速发展。展。国内的微流控市场由微点生物领跑，其余的企业处在快速融资成型阶段。从现有的微流控头部企业营收增速上来看，微点生物在 2014 年的营收增速为 151.07%，在 2017 年为41.29%，远超 IVD 市场增速。未来微流控未来微流控芯片批量生产的需求提高后，先占据上游的微芯片批量生产的需求提高后，先占据上游的微流控芯片研发企业就占据了先发优势。流控芯片研发企业就占据了先发优势。微流控的生产过程复杂，而且良品率不高；批量生产也是难点所在，致使成本难以控制；产品研发周期长，前中期回报较少；存在专利壁垒。【驱动因素及未来发展趋势】【驱动因素及未来发展趋势】微流控的最大的产业化场景还是在于体外诊断，而体外诊断市场的高回报十分吸引资本市场；受人口老龄化人口老龄化国情的影响，微流控芯片的需求加大；国家政策国家政策驱动微流控行业发展，疫情疫情使行业带来高关注。微流控芯片在未来最需要解决的问题便是制作成本和量产问题，在保证制品的总体标准化和低个体化差异的前提下，达到规模化生产并且降低制造成本。【投资策略】【投资策略】我们建议关注研发团队强大、有充足资金支持、能形成规模化生产且产品应用领域广研发团队强大、有充足资金支持、能形成规模化生产且产品应用领域广的企业，因此推荐微点生物、博晖创新和融智生物微点生物、博晖创新和融智生物。微点生物：产品类别齐全，综合能力出色；博晖创新：人体微量元素检测系统，在全国 7000 余家医院得到了广泛应用，具有出色的市场前景；融智生物：实时定量 PCR 分析仪 QuanPLEX，重量仅为 10kg，便于携带，产品仪器小巧，无需校正，车载移动实地检测，使用场景灵活。【风险提示】【风险提示】市场竞争加剧的风险；新产品研发失败的风险。相关报告 1.【广证恒生新三板】“新冠”冲击不改新三板长期趋势，疫情下机构、企业应如何应对？2.新技术突破传统微生物检测瓶颈，NGS 引领变革3.【2018 体外诊断中期策略】“技术+政策”双轮驱动国产替代，三大细分领域闪耀 IVD 行业4.【广证恒生新三板】2020年医药策略：三大变量促行业分化，创新与体外诊断仍是主线5.【体外诊断企业疫情应对措施全扫描】危中有机 机不可失6.【传染病诊断专题报告】论化学发光、PCR 与 mNGS在传染病诊断领域的相得益彰数据支持：戴博超敬请参阅最后一页重要声明 证券研究报告 第 2 页 共 21 页 行业深度报告行业深度报告 目录 目录.2 1、微流控芯片，体外诊断新助力.4 1.1 微流控芯片：崭新研究领域，被誉为芯片实验室.4 1.1.1 微流控芯片构建微型生物化学分析系统，设计及加工是研究基础所在.4 1.1.2 微流控芯片集合众多学科于一体，高效高精度分析，实现自动化.4 1.2 微流控技术应用范围广，已步入基因分析、蛋白质分析和细胞生物学等领域.6 1.3 微流控发展历史较短，近年来 POCT 驱动微流控高速发展.8 2、高回报和高增速，国内外企业重视微流控技术.9 2.1 国外微流控市场高速发展，属于新兴行业，企业并购是长期趋势.9 2.2 国内微流控市场处于起步阶段，初具规模化，处于行业上游的企业很少，营收增速极快.13 2.3 良品率低、难以批量生产、长研发周期和专业壁垒等多因素阻碍微流控发展.15 3、资本、需求、政策和疫情共同推动微流控芯片行业发展，解决量产问题是未来趋势.16 3.1 微流控的最大产业化场景在于体外诊断，高回报吸引资本市场.16 3.2 受人口老龄化国情的影响，微流控芯片的需求加大 .16 3.3 国家政策驱动微流控行业发展，疫情使行业带来高关注.16 3.4 微流控芯片行业发展方向是解决高成本和难以量产的问题 .16 4、研发能力是基础，规模化生产是核心，充足资金是发展因素.18 4.1 微点生物：行业龙头企业，产品类别齐全，综合能力出色 .18 4.2 博晖创新（300318.SZ)：专精于核酸检测领域，人体微量元素检测系统具有出色的市场前景.18 4.3 融智生物：产品仪器小巧，无需校正，车载移动实地检测，使用场景灵活.19 sPqMoMvNyQbRbPaQpNrRoMoOjMqQsPfQtRoPbRqRtNMYmOtMMYqQrM 敬请参阅最后一页重要声明 证券研究报告 第 3 页 共 21 页 行业深度报告行业深度报告 图 表 目 录 图表 1 Biomark HD 微流控基因分析系统实验流程.4 图表 2 PCR 的类型及其特点.6 图表 3 博奥生物-晶芯 RTisochip-A 恒温扩增微流控芯片核酸分析仪.6 图表 4 器官芯片.7 图表 5 微流控芯片的发展历史.8 图表 6 全球 IVD 市场行业情况.9 图表 7 2019 年微流控产品和设备市场规模.9 图表 8 2017 年全球 IVD 市场份额.10 图表 9 国外微流控知名企业情况.10 图表 10 Cephied 营收及净利润情况.11 图表 11 生物梅里埃 2019 年年报销售部分.11 图表 12 FILMARRAY系统.12 图表 13 微点生物的营业收入和营业增速情况.13 图表 14 国内 IVD 行业市场情况.13 图表 15 微流控技术的应用场景.13 图表 16 国内微流控代表企业.14 图表 17 微点生物-mLabs 干式荧光免疫分析仪.18 图表 18 博晖创新-GenPlex微流控全自动核酸检测.19 图表 19 融智生物-微流控核酸定量分析平台 QuanPLEX.20 敬请参阅最后一页重要声明 证券研究报告 第 4 页 共 21 页 行业深度报告行业深度报告 1、微流控芯片，体外诊断新助力、微流控芯片，体外诊断新助力 1.1 微流控微流控芯片：崭新研究领域，被誉为芯片实验室芯片：崭新研究领域，被誉为芯片实验室 1.1.1 微流控芯片构建微型生物化学分析系统，设计及加工是研究基础所在微流控芯片构建微型生物化学分析系统，设计及加工是研究基础所在 微流控芯片技术是指把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集微流控芯片技术是指把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，并且能够自动完成分析全过程的一项技术。成到一块微米尺度的芯片上，并且能够自动完成分析全过程的一项技术。微流控芯片是微流控技术的下游应用单元，是当前微全分析系统领域发展的重点。通过微型电子机械系统（MEMS）技术，微流控芯片能够在固体芯片表面构建微型生物化学分析系统，快速、准确地实现对蛋白质、核酸以及其他特定目标对象的处理和检测，被业界誉为“芯片实验室”。设计和加工微流控芯片是研究的基础所在。根据具体的研究以及实验所需要分析的目的，微流控芯片的结构迥异。主体结构分为上下两层片基，由 PMMA、PDMS、玻璃等材料所制成，其中包括了微通道，微结构、进样口，检测窗等结构单元构成。外围设备有蠕动泵、微量注射泵、温控系统、以及紫外、荧光、电化学、色谱等检测部件。由于需要驱动和控制微流体的流动，以及对于温度和自动化的控制等因素，制作时需要在微流控芯片上安置电器设备，这也是微流控芯片的必要部分。有鉴于此，微流控芯片技术对于材料的选择需要满足以下原则：（1）芯片材料所需要的介质应有足够的化学和生物相容性，不能发生反应，否则会对芯片造成损害。（2）芯片材料具有电绝缘性和散热性，以便于更好进行作业。（3）芯片材料对于检测信号的干扰程度小，或者没有干扰。（4）制作的程序简单，材料便于获得，制作成本低。（5）芯片材料应具有良好的可修饰性，可产生电渗流或固载生物大分子。目前市场上常见的微流控芯片材料有硅材料、玻璃石英材料、有机高分子聚合物材料和纸质芯片材料。1.1.2 微流控芯片集合众多学科于一体，高效高精度分析，实现自动化微流控芯片集合众多学科于一体，高效高精度分析，实现自动化 作为生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等交叉学科而兴起的研究热点，微流控芯片相比于作为生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等交叉学科而兴起的研究热点，微流控芯片相比于一般的检测技术，具有高分析效率、高精确度、集成化、通量灵活化、自动化和节能环保等优势。一般的检测技术，具有高分析效率、高精确度、集成化、通量灵活化、自动化和节能环保等优势。微流控芯片相比于常规诊断技术最显著的优势就是检验的高效率和高度自动化，微流控芯片的通道中，介质传导传热效率极高，一般高于宏观实验方法一到两个数量级。在 PCR 检验领域，相比传统的 PCR 检验，现有的微流控芯片能够将诊断检测过程缩短至最低 10-15 分钟。例如，Fluidigm 的微流控基因分析系统 Biomark HD 可以 4 个小时自动同时分析 96 个样本和每个样本的 96 个位点进行高通量 PCR 检验，快速生成近万个数据点。图表图表 1 1 Biomark HDBiomark HD 微流控基因分析系统实验流程微流控基因分析系统实验流程 资料来源：公司官网、广证恒生资料来源：公司官网、广证恒生 此外，微流控芯片灵敏度高，分析精确度高。比如，硅制的确定性侧向位移芯片，直径大小范围为 25 敬请参阅最后一页重要声明 证券研究报告 第 5 页 共 21 页 行业深度报告行业深度报告 至 235nm，可分离 20 至 110nm 之间的生物颗粒。与之前公认的最精密的芯片粒子分离技术相比，该纳米级生物粒子分离技术的分离孔径要小 50 倍，这意味着检测精度也将提高 50 倍。微流控芯片采用微加工机技术，将所需要的微通道集成到一块基板上面，并能够形成微通道网络，因此不仅体积微小只有方寸大小，而且网络状的微结构比较简单。一般传统的反应器内部动力元件较多、结构复杂、加工要求高，相对于常规的机械加工反应器，微流控芯片的加工更加简便、经济。如今，体外诊断为了追求更广泛的应用场景，比如家庭、野外和社区医院等等，追求微流控体外诊断产品的小型化和轻便化会成为未来医疗的主流。此外，微流控芯片对于样液的需求量比常规检测方法要少的多，只需要数微升，因此整体很大程度的降低了珍贵样品液与检测液的消耗和能源的消耗，而且更加环保符合当下社会绿色低碳的环保思想，将会成为未来分析实验的主流分析平台。由于所需要的剂量小，微流控芯片能够节约产品成本以及保障了安全性。敬请参阅最后一页重要声明 证券研究报告 第 6 页 共 21 页 行业深度报告行业深度报告 1.2 微流控技术应用范围广，已步入基因分析、蛋白质分析和细胞生物微流控技术应用范围广，已步入基因分析、蛋白质分析和细胞生物学等领域学等领域（1）基因分析领域）基因分析领域 PCRPCR 微流控芯片技术。微流控芯片技术。PCR 用于体外扩增核酸，是分子生物学研究的重点之一。图表图表 2 PCR 的类型及其特点的类型及其特点 类型类型 特点特点 固定扩增式固定扩增式 PCR 传统 PCR 扩增的微型化，反应速度受到 PCR 体系的热容、加热器传感器热容的制约 连续流动式连续流动式 PCR 核酸样本连续流动至不同的恒温带，从而达到循环扩增的目的；PCR 技术无需不断反复的加热或者冷却，反应速度较快 热对流驱动式热对流驱动式 PCR 液滴经过上下两块不同温度的硅片，使得液滴不同位置形成不同的温度梯度，从而达到扩增的目的；芯片制造简单，价格低廉，具有更快的温度传导速度且易于集成 资料来源：公开资料整理、广证恒生资料来源：公开资料整理、广证恒生 传统的 PCR 技术虽然操作比较简单，但是由于其加热体积过大，热循环速度慢，导致效率低下。因此，PCR 芯片应运而生。PCR 芯片的表面积大，在相同扩增效率下，芯片的热循环效率快 2-10 倍。同时连续流动式 PCR、热对流驱动 PCR 等技术的使用，使得扩增过程加快，现有的微流控芯片能够将诊断检测过程缩短至最低 10-15 分钟。DNADNA 微流控芯片测序技术。微流控芯片测序技术。相比常规的 DNA 测序法，微流控芯片的四色标记法测序，可以在 540秒内分离 150 个碱基，准确率在 97%以上，且试剂消耗量小。在进行测序分离前，微流控芯片测序技术能除去多余的引物、盐分和核苷酸，有效避免实验结果出现误差，且测序成本有明显的降低，可进行固相测序。POCTPOCT 微流控芯片核酸检验。微流控芯片核酸检验。核酸具备储存、复制和传递遗传信息的功能。传统的核酸检验的实验前处理和检测步骤过于复杂和耗时，且对于技术人员的要求较高。POCT 微流控芯片核酸检验把复杂的过程简单化，集中在了一个芯片上，节约了成本，缩减了周期，显著发挥了核酸检验高精确度和高灵敏度的特点；同时综合功耗、体积和成本等多方面考量，根据检测目标和场合不同，注重的方向也不同。例如，博奥生物的晶芯 RTisochip-A 恒温扩增微流控芯片核酸分析仪采用了最大程度避免了不同反应池间的交叉污染独创微流控碟式芯片技术。该核酸分析仪器体积参数为 340mm280mm160mm，仅和笔记本电脑同等大小。每张芯片有 24 个通道，最快只需要 20 分钟即可出结果。产品的售价为 48 万元。图表图表 3 博奥生物博奥生物-晶芯晶芯 RTisochip-A 恒温扩增微流控芯片核酸恒温扩增微流控芯片核酸分析仪分析仪 资料来源：公司官网、广证恒生资料来源：公司官网、广证恒生（2）蛋白质分析领域）蛋白质分析领域 免疫分析。免疫分析。微流控分析芯片能够解决常规免疫分析的液体处理过程繁琐、分析时间长和试剂成本高的问题，并且利用芯片整合系统加强了反应效率。例如，Sato 用抗 CEA 抗体包被聚苯乙烯珠并导入到通道中，在通道中构筑了屏障拦住微珠，使之与含有 CEA 血清样本、一抗和胶金体标记的二抗进行反应。使 敬请参阅最后一页重要声明 证券研究报告 第 7 页 共 21 页 行业深度报告行业深度报告 用 3 种抗体进行的夹心免疫法分析可以将分析时间减少至 35 分钟左右。酶学分析。酶学分析。使用硅片、玻璃芯片和石英芯片构筑简单的十字通道，再利用电化学和光学检测系统，就可以完成简单的酶的测定。比如，Hadd-AG 在芯片上制作了 5 个溶液出入通道的酶检测系统，首先将荧光基团底物和缓冲液进行混合，再与半乳糖苷酶溶液和竞争性抑制剂溶液混合，反应后底物酶解产物产生荧光物质通过激光诱导荧光检测器检测。该系统所用的酶和底物仅为 120pg 和 7.5ng，对比常规方法减少了 4 个数量级，显示了微流控芯片进行酶学分析的良好前景。蛋白质组学研究。蛋白质组学研究。蛋白质组学分析极具潜力，研究需要大规模、高通量的蛋白分析和鉴定方法，而微流控芯片分析技术具有耗样量低和高通量的特点，因此运用微流控技术在蛋白质组学分析中便极具优势。比如，Gao 在芯片上集成了蛋白质分解、多肽分离和质谱鉴别集成装置，该装置使原来数小时完成的工作在 5 分钟内完成，试剂使用量在微克或者纳克以下。（3 3）细胞生物学）细胞生物学 POCTPOCT 微流控细胞计数与检测。微流控细胞计数与检测。细胞作为生物有机体结构和功能的基本单位，可以直接反映疾病的进行情况，如在口腔癌、艾滋病等的辅助诊断和预后判断方面有重要的临床应用价值。POCT 细胞检测是核酸检测和蛋白质检测技术的重要补充。目前，微流控细胞计数与检测技术在检测速度和量产成本方面都有很大的发展空间，而随着物联网技术的逐渐发展，远程诊断 POCT 将会很快成为主要发展方向。微流控芯片仿生实验室。微流控芯片仿生实验室。仿生系统是生物学中的一个重要分支，对于肿瘤等多方面病症均有研究。动物模型是传统的研究肿瘤转移的一个方法，但是这种模型操作复杂，耗费人力和物力，徒增研发成本，因此，体外转移便成了一个新的发展方向。由于微流控芯片的尺寸和细胞相吻合，可以同时测定计量，因此它已然成为哺乳动物细胞及其微环境操控的平台，极具潜力。研究人员也已经开发出了基于微流体的平台，来模拟肿瘤侵袭和转移的过程。器官芯片是更接近仿生学的一种模式，在几平方厘米的芯片中培养活体细胞，形成组织和器官。在药学领域，器官芯片部分将替代小白鼠等模型动物，用于验证候选药物，开展药理和毒理作用研究。图表图表 4 器官芯片器官芯片 资料来源：公开资料整理、广证恒生资料来源：公开资料整理、广证恒生 微流控技术已然被运用到我们生活的各个方面。在不久的将来，由于其具有节约成本、操作便捷、耗剂量少和高效率等特点，微流控技术会在越来越广泛的领域大展身手。敬请参阅最后一页重要声明 证券研究报告 第 8 页 共 21 页 行业深度报告行业深度报告 1.3 微流控发展历史较短，近年来微流控发展历史较短，近年来 POCT 驱动微流控高速发展驱动微流控高速发展 微流控的发展历史较短。微流控的发展历史较短。微流控芯片的概念，最早可以追溯至 1990 年，瑞士的 Manz 和 Widmer 进行了电泳分离，开启了微流控芯片的发展道路。此后的几年，国外多家公司的研发对于微流控芯片技术逐渐成熟做了很大贡献，我国也于 2002 年起开始助力微流控技术的发展。2016-2017 年，我国出台相应的政策，希望大力推进国内微流控芯片的研发进程。直至今日，国内微流控的市场规模有了明显的发展。目前，微流控技术主要用于体外诊断（IVD）、细胞捕获及细胞计数等。我国在微流控分析方面的研究虽然起步较国外晚了四到五年，但在多个相关的学科领域都具有足够的积累与优势。图表图表 5 微流控芯片的发展历史微流控芯片的发展历史 时间时间 主要事件主要事件 1990 年 瑞士 Ciba-Geigy 公司的 Manz 与 Widmer 应用 MEMS 技术在一块微型芯片上实现了此前一直需要在毛细管内才能完成的电泳分离，首次提出了微全分析系统（Micro-Total Analytical System，-TAS）即我们现在熟知的微流控芯片。1994 年 美国橡树岭国家实验室的研究人员 Mike Ramsey 在 Manz 与 Widmer 的原有研究基础上，改进了芯片毛细管电泳进样方法，提高了其性能。同年，世界首届国际微全分析系统学术会议在荷兰 Enschede 举行，微流控芯片全面进入大众视野。1995 年 全球首家专门从事微流控芯片技术的公司 Caliper Life Sciences 在美国马萨诸塞州成立。微流控芯片正式开启了商业化、产业化之路，芯片的快速模板复制法 PDMS、芯片的软光刻微阀/微泵被相继提出。1999 年 安捷伦公司和 Galiper 公司联合推出首台微流控芯片商品化仪器，被应用于生物分析和临床分析领域。2002 年 大规模集成化微流控芯片成功制备。在首届微流控学术会议上，我国就为研究微流控技术的相关公司每年提供数千万人民币的资金支持，促进国内微流控技术的发展。2016 年-至今 2016 年，国务院印发的“十三五”国家科技创新规划明确提出，体外诊断产品要突破微流控芯片、单分子检测、自动化核酸检测等关键技术。2017 年，科技部印发“十三五”生物技术创新专项规划，明确将微流控芯片纳入到新一代生物检测技术当中。微流控芯片与体外诊断的绑定从政策层面得到了支持，国内研发微流控芯片的公司中，有近90%投身于将该技术应用到体外诊断领域。除了政策驱动之外，体外诊断领域之所以能够成为微流控技术细分市场中占比最大的部分，还得益于体外诊断行业近几年来的迅猛发展。2017 年至 2019 年，我国体外诊断行业市场规模年复合增长率达到 18.7%。体外诊断行业发展带动起底层技术的创新，成为最先实现微流控技术落地的行业。如今，POCT（现场快速诊断）设备对微流控芯片的需求在不断递增，POCT 将成为微流控产业发展的最大驱动力。资料来源：公开资料整理、广证恒生资料来源：公开资料整理、广证恒生 敬请参阅最后一页重要声明 证券研究报告 第 9 页 共 21 页 行业深度报告行业深度报告 2、高回报和高增速吸引国内外企业重视高回报和高增速吸引国内外企业重视 2.1 国外微流控市场国外微流控市场高速发展，属于新兴行业，企业并购是长期趋势高速发展，属于新兴行业，企业并购是长期趋势 微流控的概念处于行业前沿，目前来讲微流控的最大的产业化场景还是在于 IVD（体外诊断），随着老龄化问题在世界范围内的延续及发展中国家对医疗健康的重视，基于微流控的 IVD 将承担越来越重要的角色。进一步细分可以发现，微流控可以应用于生化、免疫、核酸、细胞等诊断技术。2018 年，免疫、分子诊断、生化诊断、血糖检测和 POCT 依旧占据行业的主流，五者总共占据了 IVD 市场的 72%。2018 年，全球 IVD 市场规模达到 689 亿美元，而增速达到了 6.3%。目前生化和免疫诊断已经进入全自动阶段，同比之下，分子诊断仍然处于自动化程度低、产品价格昂贵的阶段。图表图表 6 全球全球 IVD 市场行业情况市场行业情况 资料来源：中国产业信息网、广证恒生资料来源：中国产业信息网、广证恒生 根据全球微流控领域行业研究公司 Yole 分析师最新数据显示，2019 年全球微流控产品市场规模达到了 99.8 亿美元，微流控设备市场达到了 34.8 亿美元，并预测 2019 年到 2024 年期间，微流控产品市场复合年增长率高达 11.7%，微流控设备市场复合年增长率为 10.8%，到 2024 年微流控产品市场规模将达到173.8 亿美元，微流控设备市场将达到 58.1 亿美元。图表图表 7 2019 年微流控产品和设备市场规模年微流控产品和设备市场规模 资料来源：资料来源：Yole、广证恒生、广证恒生 目前，微流控产品的成熟度及竞争优势逐步显现，国外的知名微流控公司为目前，微流控产品的成熟度及竞争优势逐步显现，国外的知名微流控公司为 Cepheid、BioFire、IQuum等均被大型企业并购，资本的注入会促进微流控芯片领域更快速发展。等均被大型企业并购，资本的注入会促进微流控芯片领域更快速发展。微流控的概念与 IVD 紧密贴合，全球 IVD 市场格局呈现高度集中的状态，五大巨头企业罗氏、雅培、丹纳赫、西门子和赛默飞在 2017 年全球市场占比为 57%，其中罗氏企业占比约为 20%，这些巨头企业多5635886176486895.6%4.4%4.9%5.0%6.3%0.0%2.0%4.0%6.0%8.0%0200400600800201420152016201720182014-2018年全球IVD市场规模趋势市场规模（亿美元）增速23%13%10%7%7%15%11%2%12%2018年全球IVD行业细分市场占比免疫诊断生化诊断分子诊断微生物组织学检测血糖检测POCT 敬请参阅最后一页重要声明 证券研究报告 第 10 页 共 21 页 行业深度报告行业深度报告 通过频繁的并购不断增加体量。图表图表 8 2017 年全球年全球 IVD 市场份额市场份额 资料来源：公开资料整理、广证恒生资料来源：公开资料整理、广证恒生 国外有关微流控芯片的公司包括了 Cepheid、BioFire、IQuum 等。微流控产品上市后促进了企业发展推动效果显著，比如 Cephied 的微流控产品 GeneXepert 的上市后，其公司收入和股价都呈现过飞跃式增长。这些企业做出规模后又被头部企业收购。目前，国外的微流控芯片技术依旧由罗氏、雅培和丹纳赫等大型跨国厂商所主导。从总体上来看，微流控技术的发展会不断吸引资本投入，形成技术与资本相互充盈的局面。图表图表 9 国外微流控知名企业情况国外微流控知名企业情况 公司公司 简介简介 产品介绍产品介绍 Cepheid Cepheid 是一家全球分子诊断行业的领导企业，致力于临床快速分子诊断产品的研究与生产。该公司于 1996 年创立，以 PCR 仪为仪器平台的分子诊断技术虽然应用广泛，技术成熟，但也存在局限：操作过程复杂，需要专业操作人员;易被污染，造成检测结果的“假阳性”。Cepheid 成立的初衷就是解决 PCR 技术的这些痛点。公司在风投的支持下开始运营，其研发是基于劳伦斯利弗莫尔国家实验室的快速 PCR 技术，并在此基础上进行了重大改进。于于 2016 年被丹纳赫收购。年被丹纳赫收购。Cepheid 的 GeneXpert 产品是世界上最先进的全自动分子诊断平台，在临床上在临床上用于自动完成来源于人体的样本在核酸用于自动完成来源于人体的样本在核酸检测过程中的样本准备、核酸扩增以及检测过程中的样本准备、核酸扩增以及目标序列在单一或者复杂样品中的检目标序列在单一或者复杂样品中的检测。测。它能够将样品制备，核酸扩增与检测完全整合到一个小小的检测试剂盒中，使得即使不具备专业技术的人员也可以进行复杂的分子检测，而且针对不同的疾病或病原菌，该公司已经开发出了功能齐全的试剂盒产品，满足患者从常规传染病到癌症基因检测的各个领域。BioFire BioFire 是一家总部位于犹他州盐湖城的私人临床诊断公司。公司成立于 1990 年，目前拥有 70 多项与聚合酶链反应(PCR)相关的专利，包括快速PCR 循环。该公司利用其广泛的专利组合，成功地将近 200 种产品推向临床、研究和军事市场。于于 2014 年被生物梅里埃收购。年被生物梅里埃收购。BioFire 公司的 FilmArray 微流控芯片是目前已经成功商业化的微流控产品的经典之作，该芯片采用巢式多重 PCR 分析技术，对同一个血液样品进行一次测试便可以检测多达 24 种病原体，并且整个检测过程比传统 PCR 或 RT-PCR 方式要快得多，只需要大约一个小时的时间，非常适合于传染病的早期快速筛查。目前该芯片主要用于呼吸道、胃肠道血液和脑膜炎的感染检测。该产品并非从单一的某种致病菌的角度，而是从整体的疾病的角度来设计检测芯片，这20%11%11%9%6%5%4%4%3%1%26%罗氏雅培丹纳赫西门子赛默飞碧迪希森美康生物梅 敬请参阅最后一页重要声明 证券研究报告 第 11 页 共 21 页 行业深度报告行业深度报告 对于只出现某种症状而不清楚致病菌种类的患者来说，可以同时对导致该症状的多种致病菌进行同时检测，逐一排除筛查最终便可以定位导致疾病的病原菌，进而采取必要的治疗手段来治疗。IQuum IQuum 是试管内实验室技术的领导者，该技术是一种新型的生物样品检测平台，它为生物检测市场的广泛领域提供了革命性的利益。该公司的专利技术使非专业人员能够在任何环境下以更快的速度进行更复杂的生物样本检测。该公司于 1998年创立，目前正将其试管内实验室技术和产品商业化，用于临床诊断、生物防御和工业测试市场。于于 2014 年被罗氏收购。年被罗氏收购。IQuum 的 cobas Liat PCR System 是新一代聚合酶链反应(PCR)技术。其大小与咖啡机差不多，15 分钟内便可检测出 A型链球菌，20 分钟内可以检测出流感病毒，十分快捷精准。资料来源：公开资料整理、广证恒生资料来源：公开资料整理、广证恒生 从微流控芯片公司的营收和利润情况来说，由于现在已经被跨国药企并购，近期的具体相关数据难以获取以及衡量。因此我们可以通过观察并购前的利润，下图是关于 Cepheid 被丹纳赫收购前 4 的营收和利润情况。可以看到微流控产品研发前，企业的成本是很高的，导致净利润常年为负，所以很多中小微型企业难以负担。图表图表 10 Cepheid 营收及净利润情况营收及净利润情况 年份 2015 2014 2013 2012 营收（百万美元）539 470 401 331 净利润（百万美元）-48-50-18-20 资料来源：公开资料整理、广证恒生资料来源：公开资料整理、广证恒生 当大型企业收购微流控企业后，带来的收益十分可观。比如，根据生物梅里埃的年报披露，2019 年生物梅里埃在分子生物学领域的营收强势增长 22.3%，从 2018 年的 5.49 亿欧元增长至 6.71 亿欧元。很大程度上是源于生物梅里埃收购 BioFire 后，其 FilmArray 多重 PCR 分析系统芯片热卖。2019 年，BIOFIREFILMARRAY产品线的销售额超过了 6 亿欧元，在第四季度全球销售增长达到了 20%以上，极大推动了生物梅里埃的营收增长。图表图表 11 生物梅里埃生物梅里埃 2019 年年报销售部分年年报销售部分 资料来源：生物梅里埃年报、广证恒生资料来源：生物梅里埃年报、广证恒生 在 COVID-19 疫情全球爆发的环境下，根据生物梅里埃 2020 年第一季度报，其分子生物学领域营收的增速达到 69.7%，BIOFIREFILMARRAY产品线在第一季度的增长率为 67%，源于对呼吸仪器板、肺炎仪器板和用于 DNA/RNA 提取的仪器和试剂的高需求。此外，BIOFIRECOVID-19 测试已于今年 3 月底获得 FDA 的 EUA 认证。BioFire 公司开发的 BioFireCOVID-19 测试可以在大约 45 分钟内从鼻咽拭子检测到 SARS-CoV-2，它运行在完全自动化的 FILMARRAY2.0 和 FILMARRAYTORCH 平台上。敬请参阅最后一页重要声明 证券研究报告 第 12 页 共 21 页 行业深度报告行业深度报告 图表图表 12 FILMARRAYFILMARRAY 系统系统 资料来源：公司官网、广证恒生资料来源：公司官网、广证恒生 FILMARRAY使用的测试条不同于市面上其他产品，是一种整合了磁珠、反应试剂以及反应腔的一体化产品。每个靶标的测试都会进行三个重复，只有三个重复测试中 2 个以上的测试结果为阳性，最终该靶标结果才会被判读为阳性，多重巢式 PCR 技术以及高分辨率熔解曲线的判读提高了结果的特异性。此外，BIOFIRE COVID-19 检测试剂条的即用型设计及 FILMARRAY仪器一站式的全新设计理念，不再需要传统 PCR 的三区分布空间，避免了传统 PCR 操作过程中可能带来的操作污染；同时对操作人员无特殊技术要求，最大程度减少人工操作时间手工操作上样仅需要 2 分钟，提高生物安全性。检测完成后，所有反应产物都封闭在原测试条中，不会带来二次污染的风险，大大提高了实验室的生物安全性。敬请参阅最后一页重要声明 证券研究报告 第 13 页 共 21 页 行业深度报告行业深度报告 2.2 国内微流控市场处于起步阶段，营收增速极快国内微流控市场处于起步阶段，营收增速极快 国内微流控市场还处于起步阶段，初具规模化，增速极快国内微流控市场还处于起步阶段，初具规模化，增速极快。2019 年我国有四家涉及微流控技术的体外诊断企业完成了约亿元人民币的融资，分别是融智生物、旌准医疗、新格元生物和岚煜生物融智生物、旌准医疗、新格元生物和岚煜生物。此外，博晖博晖创新创新也涉足了微流控领域生产的 GenPlex微流控全自动核酸检测能够分别进行目的 DNA 的提取、针对目的 DNA 进行的 PCR 扩增和反向斑点杂交。图表图表 13 微点生物的营业收入和营收增速情况微点生物的营业收入和营收增速情况 微点生物微点生物 2014 2015 2016 2017 营业收入（万元）营业收入（万元）2332.57 5851.71 8567.34 11467.46 营收增速营收增速 151.07%150.87%46.41%41.29%数据来源数据来源 同花顺同花顺 iFinDiFinD、广证恒生、广证恒生 国内的龙头企业微点生物微点生物，已具有微流控产品完整制造能力。从市场规模上来看，微点生物的营收逐年高速递增。从营收增速来看，企业的增速初期能够达到 150%以上，后显著回落微点生物在 2014 年的营收增速为 151.07%，在 2017 年为 41.29%。图表图表 14 国内国内 IVD 行业市场情况行业市场情况 资料来源：中国产业信息网、广证恒生资料来源：中国产业信息网、广证恒生 由于微流控芯片主要用于 IVD 领域，因此我们可以对比国内 IVD 市场规模增速情况，国内的 IVD 市场增速在 2016-2018 年大致保持在 18%左右，处于高速发展阶段。从现有的微流控头部企业营收增速上来看，微流控企业前中期的增速要远大于国内 IVD 市场规模的增速。此外，2017 年，国内的 IVD 市场中，免疫诊断占据主流，总共为 38%，生化诊断其次，占比为 19%。产业结构与全球市场有着明显不同，但是分子诊断以及 POCT 占据 IVD 市场的比例却相差不多，分别为15%和 11%。因此，未来微流控芯片行业在国内发展的前景依旧值得期待。经过十多年的发展，我国的微流控技术已经应用到了多个场景中，其中微流控与体外诊断有着很深的关联。微流控与体外诊断的绑定从政策层面得到了认证，国内近 83%研发微流控芯片的公司都是将其应用到体外诊断领域。图表图表 15 微流控技术的应用场景微流控技术的应用场景 资料来源：公开资料整理、广证恒生资料来源：公开资料整理、广证恒生 43051060418.20%18.40%18.60%18.80%19.00%2016201720180200400600800201620172018我国IVD市场规模（亿元）市场规模增速38%19%15%11%4%3%10%2017年全国IVD行业细分市场占比免疫诊断生化诊断分子诊断POCT血液诊断微生物检测83%10%3%2%体外诊断细胞捕获细胞计数其它 敬请参阅最后一页重要声明 证券研究报告 第 14 页 共 21 页 行业深度报告行业深度报告 目前，国内的微流控市场由头部企业微点生物领跑，其余的企业处在快速融资成型阶段。目前，国内的微流控市场由头部企业微点生物领跑，其余的企业处在快速融资成型阶段。值得注意的值得注意的是，我国的微流控芯片处于行业上游的企业依然很少，大多数企业都是自研自销，根据业务需求而生产。是，我国的微流控芯片处于行业上游的企业依然很少，大多数企业都是自研自销，根据业务需求而生产。随着国内生物技术的进一步发展，微流控的应用场景也会不断扩展，未来微流控芯片批量生产的需求提高后，先占据上游的微流控芯片研发企业就占据了先发优势。国内具有代表性的几家企业有微点生物、新歌元生物、岚煜生物、博晖创新和融智生物。图表图表 1616 国内微流控代表企业国内微流控代表企业 公司名称公司名称 创始人创始人 产品产品 技术平台技术平台 资本资本 微点生物微点生物 严萍宜：中科院武汉物理所物理学研究硕士毕业。先后创立深圳迈瑞生物和深圳雷杜生命有限公司。2007 年创立微点生物，精研微流控技术。mLabs 微流控荧光免疫分析仪、Smart 多通道微流控荧光免疫分析仪、Hyper i300全自动微流控荧光免疫分析仪和 qLabs电化学凝血分析仪 体外诊断床旁即时检测产品的