2023微流控行业研究报告.pdf

目录目录前言前言.1第一章第一章 行业概述：非颠覆性技术，创造颠覆性应用行业概述：非颠覆性技术，创造颠覆性应用.41.1 微流控技术基础概念.41.2 微流控技术发展历程.51.3 微流控技术优势及行业价值阐述.10第二章第二章 多领域市场需求快速驱动，政府、资本齐助力多领域市场需求快速驱动，政府、资本齐助力.132.1 市场规模分析：快速增长的百亿美金市场，中国蓄势待发.132.2 POCT 等领域快速发展，对微流控技术产生强劲需求.152.3 多项政策出台，国家持续加大对微流控技术发展的支持力度.182.4 近 5 年国内近 60 亿元资金注入，资本看好、持续重金押注.192.5 商业化产品受市场认可，全球发生近 200 亿美金并购交易.22第三章第三章 POCTPOCT 成为微流控技术应用最广泛领域，多款产品已成功商业化成为微流控技术应用最广泛领域，多款产品已成功商业化.243.1 企业争相布局，IVD 领域 POCT 成为微流控技术应用最广泛领域.243.2 全球多款微流控产品已成功商业化，颠覆性应用仍待挖掘与探索.273.3 国产替代两方向：保证性能降成本，差异化布局与创新.39第四章第四章 掘金新蓝海，掘金新蓝海，新兴领域商业化潜力初显新兴领域商业化潜力初显.434.1 将微流控应用于单细胞测序及数字 PCR，成为资本追逐新热点.444.2 POCT、数字 PCR、细胞富集分选等方向应用火热，分子检测正成为微流控应用主战场514.3 器官芯片、微球制备等新兴市场初显商业化潜力，有望诞生杀手级应用.56第五章第五章 问题与挑战，机遇与趋势问题与挑战，机遇与趋势.655.1 成熟微流控芯片制造/封装能力稀缺，芯片规模化量产、质控、成本问题待解.655.2 下游需求放量促上游发展，有成熟微流控产品研发制造经验的团队迎来机遇.675.3 芯片工艺设计缺乏行业规范，需进一步推动标准制定.685.4 上游原材料多被进口垄断，芯片基底材料有较大开发空间.695.5 CRISPR、电化学、超分辨显微镜技术，微流控与新技术的结合值得期待.70第六章第六章 企业案例企业案例.736.1 阿卡索生物：构建高性能微球智造芯片工厂，成功推出全球首款千级通道微流控芯片736.2 科讯生物：全产业链路开发能力，坚持底层创新，打造高精度、高灵敏生物标记物检测产品.756.3 源景泰科：率先突破微流控电化学核心技术，提供全场景高性价比诊断解决方案.776.4 毫厘科技：率先将硅基晶圆引入微流控生产获突破，为生命科学领域提供高通量数字化生产制造平台.796.5 弘瑞医疗：微流控领域开创者领衔，打造微生理系统产品矩阵，提供药物研发新模式解决方案.816.6 迪奇生物：以数字微流控技术为核心，在多场景下打造快速检测的便携式自动化分子诊断设备.82报告特别鸣谢.84参考资料.84免责申明.85图表目录图表目录图表 1微流控芯片研究基础.4图表 2微流控芯片发展历程.5图表 3微流控芯片材料探索历程及不同材质类型的微流控芯片.7图表 4不同材质类型的微流控芯片优缺点比较.8图表 5不同流体控制策略下的微流控技术.8图表 6微流控芯片技术四大优势.10图表 72021-2027 微流控芯片领域市场预测.13图表 8微流控芯片相关产品中国市场销售额.13图表 9占据中国微流控市场主要市场份额的企业.14图表 10分级诊疗示意图.15图表 11分级诊疗为 POCT 创造巨大空间.16图表 12POCT 技术的发展历程.17图表 13我国支持微流控行业发展的相关政策.18图表 14近 10 年我国微流控领域投融资情况一览.19图表 15国内微流控领域相关企业最新一轮融资.20图表 16全球微流控领域并购事件一览.22图表 17国内微流控领域企业业务布局情况.24图表 18微流控领域 TOP10 并购交易中有 8 家以开发微流控 POCT 产品为主.25图表 19POCT 作为一种检测平台和应用场景平台，涵盖 IVD 各细分领域多种方法学.27图表 20Abaxis Piccolo Xpress 生化检测系统.27图表 21Piccolo 操作步骤.28图表 22Piccolo 产品菜单.29图表 23Piccolo 有 11 种试剂盘、26 项指标检测获得了 CLIA 豁免.29图表 24Alere Triage 荧光免疫分析仪.30图表 25Triage 荧光免疫分析仪：三步操作，即可得到检测结果.31图表 26GeneXpert Dx System.32图表 27GeneXpert 涵盖从常规传染病到癌症基因检测的各个领域的即时检测需求.33图表 28FilmArray 微流控检测系统实物图.34图表 29FilmArray 检测操作流程.34图表 30FilmArray 多元化的检测 Panel.34图表 31FilmArray 检测卡反应原理.35图表 32i-STAT 血气分析仪.36图表 33i-STAT 血液分析流程与传统血液分析流程对比.37图表 34i-STAT 单一平台即可进行二十多项检测.37图表 35近 5 年微流控应用各场景逐年融资金额变化情况.44图表 36近 5 年微流控应用各场景融资总金额与融资事件数一览.45图表 37近 3 年微流控在各应用场景的投融资表现.46图表 38单个细胞的主要分选方式.47图表 3910X Genomics.48图表 4010 x Genomics 的捕获原理.48图表 41新格元生物 Singleron Matrix 仪器.48图表 42国内将微流控技术应用于 POCT 领域的布局情况.51图表 43国内微流控企业布局情况一览.51图表 44目前 CTC 检测的几个主要应用场景.53图表 45CTC 在癌症治疗中的应用场景.53图表 46CTC 检测分离法.54图表 47近三年细胞富集分选领域基于微流控技术的企业投融资方面表现.54图表 48产前筛查.55图表 49国内微流控企业最新一轮融资表现情况.56图表 50国内器官芯片企业投融资表现.58图表 51近三年辅助生殖领域基于微流控技术的企业投融资方面表现.63图表 52微流控行业目前面临的挑战、机遇与未来趋势.65图表 53阿卡索生物研发的千级通道微流控芯片及其制备的高均一、单分散微球.73图表 54科讯生物产品布局.75图表 55源景泰科率先完成微流控电化学核心技术突破.77图表 56毫厘科技生产型微流控芯片系统原理示意图.79图表 57弘瑞医疗产品/服务矩阵.81图表 58Digifluidic 迪奇生物全自动核酸分析 POCT 平台 Virus Hunter Plus.821前言前言紧接着 POCT 之后，单细胞测序、数字 PCR 等领域正成为微流控技术应用新热点。诸如 CTC富集分选等早已应用微流控技术的领域，目前正在经历快速技术迭代。近两年火热发展的器官芯片，以微流控芯片为核心。基于微流控芯片进行高性能微球制备的新路径，在近两年完成工业级产能突破，并推动微流控芯片从反应时代跨向生产时代。电化学、CRISPR 等新兴技术与微流控的结合应用，显示出巨大发展潜力微流控技术正在为时代带来巨变，目前已然处于技术爆发前夕。首款杀手级应用将率先“花”落哪条赛道？微流控技术的“潮起”将如何激活传统与新兴技术的“一池春水”？蛋壳研究院对全球超百家微流控代表企业进行了深入研究，并与国内多位微流控专家、投资人及近 30 家企业的核心高管进行了深度对话，希望将微流控行业的最新产业发展动态图呈现给行业读者，并从当前行业目前面临的问题和产业贡献的解决方案中，挖掘潜藏机遇与未来趋势。2以下为报告核心观点：以下为报告核心观点：1、非颠覆性技术，创造颠覆性应用，杀手级应用快速孕育中。无论是利用微流控芯片实现实验室的微型化和集成化（比如在 IVD 领域、新药研发领域等），还是作为一种微发生器（如 CTC 的富集分选），亦或是将微流控芯片作为生产设备（如微球的制备）微流控本身不是颠覆性技术，但作为一种技术辅助手段创造了潜在颠覆性应用。当下应用微流控的杀手级应用尚未出现，但已然在快速孕育中。2、多领域市场需求快速驱动，政府、资本齐助力，推动微流控行业快速发展。目前微流控主要应用场景为 POCT、制药/生命科学研究等领域。这些领域的火热发展以及对微流控技术产生的强劲需求是推动微流控领域发展的重要原因。全球微流控市场火热，产业看好赛道发展潜力，大型诊断企业竞相完成收购，并购金额近 200 亿美金。国内多条政策连发，近 5年产业资本强势注入近 60 亿元资金助力国内初创企业发展。3、POCT 成为微流控技术应用最广泛领域，多款产品已成功商业化。微流控技术是 POCT设备集成化、小型化的基础核心，高度契合 POCT 产品发展趋势，因此 POCT 成为微流控目前应用最广泛和成熟的领域。国内 81 家应用微流控技术的企业有将近一半（36 家）将业务场景定位在 POCT，全球 TOP10 并购交易中 8 家被收购企业以开发微流控 POCT 产品为主。目前全球多款微流控产品已成功商业化且获得不错市场反响。4 4、国产替代两方向国产替代两方向：保证性能降成本保证性能降成本，差异化布局与创新差异化布局与创新。我国微流控市场发展飞速，处于国产替代进行时。目前国内企业发展的两个思路，一个是保证产品性能的前提下，进一步降低成本覆盖更广市场；一个是通过差异化布局和自主创新，探索微流控与新技术的结合以及在新场景的应用与落地。5 5、掘金新蓝海掘金新蓝海，新兴领域商业化潜力初显新兴领域商业化潜力初显。紧接 POCT 后，将微流控技术应用于单细胞测序及数字 PCR 场景成为资本追逐新热点。自动化程度仍然偏低、具有较高利润空间的分子检测领域正成为微流控应用主战场，分子 POCT、数字 PCR、细胞富集分选等方向应用火热，24 家企业集中布局。器官芯片、微球制备、辅助生殖等新兴市场初显商业化潜力，有望弯道超车诞生杀手级应用。未来，微流控与 CRISPR、电化学、超分辨显微镜技术等新兴技术的结合值得期待。6 6、微流控应用场景不断扩展微流控应用场景不断扩展，下游需求放量下游需求放量，上游迎来发展机遇上游迎来发展机遇。国家大力发展交叉学科、生物技术发展迅猛，推动微流控快速拓展新应用场景。下游微流控芯片批量生产的需求放量，而国内在微流控芯片设计/制造加工及中高端精密流体控制元件制造等方面能力还较为薄弱，具备成熟微流控产品研发制造经验的团队迎来发展机遇。目前微流控主要部件和材料几乎被国外企业垄断，需国内上游厂家提供更好的国产替代产品。生物传感芯片基底作为生物芯片的根基和基础材料，使用量巨大，潜藏巨大发展空间。34第一章第一章 行业概述：非颠覆性技术，创造颠覆性应用行业概述：非颠覆性技术，创造颠覆性应用1.11.1 微流控技术基础概念微流控技术基础概念微流控（Microfluidics）指的是使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体(体积为微升、纳升甚至阿升)的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。该尺度下流体运动的典型特征是受表面力（表面张力、流体阻力）而非体积力（重力、惯性）主导。图表 1 微流控芯片研究基础数据来源：公开资料，蛋壳研究院制图因为具有微型化微型化、集成化集成化等特征，微流控装置通常被称为微流控芯片(microfluidic chip)或者芯片实验室（Lab-on-a-chip）。它是在一块几平方厘米甚至更小的芯片上构建微型实验室分析平台，把生物和化学等领域中涉及的样品制备、反应、分离、检测、细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成到一块很小的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规化学或生物实验室的各种功能，如快速、准确地实现对蛋白质、核酸、细胞以及其他特定目标对象的处理、检测和分析。51.21.2 微流控技术发展历程微流控技术发展历程微流控芯片的概念出自于上世纪 90 年代初，由 A.Manz 等人提出。世界范围内的研究始于90 年代的中后期，其间的发展大体经历了三个阶段。图表 2 微流控芯片发展历程数据来源：公开资料及调研访谈，蛋壳研究院制图第一阶段（第一阶段（19901990 年年-2000-2000 年）：微流控芯片被认为是化学分析平台，常与年）：微流控芯片被认为是化学分析平台，常与“微全分析系统微全分析系统”概念混用。概念混用。上世纪 90 年代初，Manz 等人采用微流控生物芯片实现了此前一直在毛细管内完成的电泳分离，显示了它作为一种分析化学工具的潜力。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。90 年代中期，美国国防部提出对士兵个体生化自检装备的手提化需求，推动了世界范围内微流控芯片的研究。1995 年，全球首家专门从事微流控芯片技术的公司全球首家专门从事微流控芯片技术的公司 CaliperCaliper LifeLife SciencesSciences 在美国马萨诸塞在美国马萨诸塞州成立州成立，微流控芯片正式开启产业化之路微流控芯片正式开启产业化之路。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，首台微流控芯片商品化仪器在 1999 年被安捷伦公司和 Caliper 公司联合推出，被应用于生物分析和临床分析领域。在整个 90 年代，由于认识水平的局限，微流控芯片更多的被认为是一种分析化学平台，因此往往和“微全分析系统”（Micro Total Analysis System,u-TAS）概念混用。后来实践证明，微全分析系统只是微流控芯片中的一个类别，远不是它的全部。微全分析系统只是微流控芯片中的一个类别，远不是它的全部。6第二阶段第二阶段（20002000 年年-2006-2006 年年）：学术界学术界、产业界愈发清楚地意识到微流控芯片远超产业界愈发清楚地意识到微流控芯片远超“微全分微全分析系统析系统”这一概念，是一种极其重要的平台。这一概念，是一种极其重要的平台。2000 年，G.Whitesides 等关于 PDMS 软刻蚀的方法在 Electrophoresis 上发表。2001 年，业内著名杂志 Lab on a Chip 创刊。2002 年，S.Quake 等以微阀微泵控制为主要特征的“微流控芯片大规模集成”文章在 Science 上发表。我国在微流控领域的发展也紧跟国际，2002 年，由大连理工大学王立鼎院士、东北大学方肇伦院士和清华大学罗国安教授牵头，在北京召开首届全国微全分析系统会议，开启了中国微流控芯片元年。以上这些里程碑式的工作使学术界和产业界看到了微流控芯片超越“微全分析系统”的概念且有发展成为一种重大的科学技术的潜在能力。比如，利用微流控芯片作为一种微发生器利用微流控芯片作为一种微发生器，可可以在微流控芯片上开展组合化学反应用于分析诊断以在微流控芯片上开展组合化学反应用于分析诊断，或结合液滴技术或结合液滴技术，用于药物合成与筛选用于药物合成与筛选，或纳米粒子、微球、晶体等的高通量、大规模制备，形成一种或纳米粒子、微球、晶体等的高通量、大规模制备，形成一种“芯片上的化工厂或制药厂芯片上的化工厂或制药厂”。2003 年，Forbes 杂志将微流控技术评为影响人类未来 15 件最重要的发明之一。2004 年，Business2.0 杂志将该技术称之为“改变未来的七种技术之一”。第三阶段第三阶段（20062006 年至今年至今）：微流控技术广泛用于生物和化学领域的分析与检测微流控技术广泛用于生物和化学领域的分析与检测，并在并在 IVDIVD、细胞分选、器官芯片等领域实现了商业化。细胞分选、器官芯片等领域实现了商业化。2006 年，Nature 杂志发表一期题为“芯片实验室”的专辑，其编辑部的社评认为微流控可能成为“这一世纪的技术”。芯片实验室所显示的潜在意义，已经在更高的层面和更大的范围内被学术界和产业界所认识。同年，统计数据显示，中国学者在微流控芯片实验室领域 SCI论文数已跃居世界第二。2007 年，由复旦大学杨芃原教授和浙江大学方群教授主持，国家 973 计划支持的首个微流控芯片项目“微流控学在化学和生物医学中的应用基础研究”启动。同年 11 月，中科院大连化物所林秉承课题组在 Biotechnology Journal 杂志上发表题为“Recent Advances ofMicrofluidics in China”的长篇综述，引起国际学术界的广泛重视。2013 年，在罗国安教授、林炳承教授的支持下，由清华大学梁琼麟教授牵头主持、包括清华大学团队和大连团队在内的 8 家单位合作承担的科技部新药创制重大专项课题“基于微流控芯片的新药研究开发关键技术”启动，仿人体芯片（包括单器官和多器官芯片）在药学研究和药物研发中的应用首次正式纳入我国国家重大科技计划。国内微流控芯片实验室等专著的出版，侧面展现了中国科学家在该领域的贡献。虽然我虽然我国在微流控分析方面的研究起步较国外晚了国在微流控分析方面的研究起步较国外晚了 4-54-5 年，但在多个相关的学科领域都具有足够年，但在多个相关的学科领域都具有足够的积累与优势。的积累与优势。7从半导体到高分子材料从半导体到高分子材料，从光刻到模塑从光刻到模塑，微流控材质微流控材质、工艺技术探索逐步深入工艺技术探索逐步深入。伴随着对微流控技术逐年深入的研究，人们在微流控材质选择、工艺技术等相关领域上有了更深入的探索。图表 3 微流控芯片材料探索历程及不同材质类型的微流控芯片数据来源：公开资料，蛋壳研究院制图从微流控的制作材料来讲，半导体材料硅材料半导体材料硅材料是制备微流控芯片的首选材料。但随着微流控芯片应用场景的不断拓展，硅材质因为不能耐受高压和不能兼容光学检测技术，产业界和科研界开始寻求更多新材料。玻璃材质玻璃材质的微流控芯片能够达到良好的电渗性质和光学性质，理论上是完美的微流控芯片制作材料，但玻璃材质不易于光刻和蚀刻，制作工艺复杂费时且成本昂贵，导致其不能大规模推广。相比之下，高分子材料高分子材料体现出了优势，高分子聚合物加工简单、原材料便宜，且具有良好的绝缘性、耐高压性、热稳定性、生物兼容性、气体通透性、弹性模量低等特点，能广泛应用于毛细管电泳微芯片、生化反应芯片、多种光学检测系统中。以聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷（PDMSPDMS）为代表的有机高分子聚合物是目前微流控芯片制作的热门材料。8图表 4 不同材质类型的微流控芯片优缺点比较数据来源：公开资料，蛋壳研究院制图在制作工艺方面，目前广泛应用于微流控芯片制作的工艺有光刻技术、蚀刻技术、模塑法、热压法、LIGA 技术、激光烧蚀技术和软光刻法等。不同流体控制策略，分为被动式和主动式，目前商业化产品多为主动式微流控。不同流体控制策略，分为被动式和主动式，目前商业化产品多为主动式微流控。在微流体操控技术中，微流体的驱动和控制是实现对微量（纳升级至皮升级）液体精准操控的前提和基础，其控制方式种类众多，采用的原理和形式也不尽相同，按控制方式来说可以分为主动式和被动式两种。图表 5 不同流体控制策略下的微流控技术9数据来源：公开资料，蛋壳研究院制图主动式微流控主动式微流控是利用外源性驱动力（包括压力、电润湿、表面波、磁力等）来精准控制液体流动，往往可以满足更加复杂的实验过程要求，比如分子检测等。被动式微流控被动式微流控也叫自驱式微流控，其更多由自然力也就是液体本身在微管道中发生的毛细现象来控制，使液体产生定向的流动。其特点是自驱动、无需额外泵源和能源。目前商业化产品多以气动力、离心力等主动式驱动力为主，部分结合被动式驱动力。目前商业化产品多以气动力、离心力等主动式驱动力为主，部分结合被动式驱动力。101.31.3 微流控技术优势及行业价值阐述微流控技术优势及行业价值阐述微流控芯片由微米级流体的管道、反应器等元件构成，与宏观尺寸的分析装置相比，其结构极大地增加了流体环境的面积/体积比，以最大限度利用液体与物体表面有关的包括层流效应、毛细效应、快速热传导和扩散效应在内的特殊性能，从而在一张芯片上完成样品进样、预处理、分子生物学反应、检测等系列实验过程。具体来讲，微流控芯片具有四大优点：图表 6 微流控芯片技术四大优势数据来源：调研访谈，蛋壳研究院制图集成小型化与自动化集成小型化与自动化，提高反应效率提高反应效率。微流控技术能够把样本检测的多个步骤集中在一张小小的芯片上，通过流道的尺寸和曲度、微阀门、腔体设计的搭配组合来集成这些操作步骤，最终使整个检测集成小型化和自动化。在更小的尺度内实现常规生化实验室各项功能的同时，加快了反应速度，提高了反应效率，使得实验可控性更强；同时避免了复杂分析流程可能带来的误操作，降低了对操作人员专业性和靠经验积累的要求，将传统中心实验室才能完成的检测带到病人或者用户的身边。高通量高通量、多目标检测多目标检测。由于微流控可以设计成为多流道，通过微流道网络可以同时将待检测样本分流到多个反应单位，同时反应单元之间相互隔离，使各个反应互不相干扰，因此可以根据需要对同一个样本平行进行多个项目的检测。与常规逐个项目检测相比，大大缩短了检测的时间，提高了检测效率，具有高通量的特点。检测试剂消耗少，样本量需求少，降低珍贵样品液与检测液消耗。检测试剂消耗少，样本量需求少，降低珍贵样品液与检测液消耗。由于集成检测的小型化，使微流控芯片上的反应单元腔体非常小，虽然试剂配方的浓度可能有一定比例的提高，但是试剂使用量远远低于常规试剂，大大降低了试剂的消耗量。由于只在小小的芯片上完成检测，因此需要被检测的样本量需求非常少，往往只需要微升甚至纳升级别，此外还可以直接用全血进行检测，对于婴儿、老人、残疾人这些血量少、静脉11采集困难的人群，使其检测更加方便；或者是非常珍贵稀少的样本，使其多项指标检测成为可能。屏蔽外界污染屏蔽外界污染。由于微流控芯片的集成功能，原先在实验室里需要人工完成的各项操作全部集成到芯片上自动完成，使人工操作时样本对环境的污染降低到最低程度。例如，在分子核酸类检测中，无论是样本本身，还是制备后准备用于检测的核酸，均会对实验室造成污染，气溶胶的扩散使得后续样本检测容易出现假阳性。微流控技术的使用很好地解决了这一问题。其高比表面积的流道极大提高了 PCR 的热传导效率，减少了 PCR 热循环所需时间。同时，微流控卡盒提供的封闭式反应环境在避免气溶胶污染上有着天然的优势。微流控作为工具类技术微流控作为工具类技术，推动颠覆性应用出现推动颠覆性应用出现。诸多行业专家一致认为，微流控作为一种工具类技术或者技术辅助手段，推动颠覆性应用出现。无论是利用微流控技术实现实验室的微型化和集成化（比如将微流控技术应用到 IVD 领域、新药研发领域等），还是利用微流控芯片作为一种微发生器（比如进行 CTC 的富集分选），亦或是利用微流控芯片作为生产设备（比如微球的制备）微流控本身不是颠覆性技术，但作为一种技术辅助手段创造了潜在的颠覆性应用。1213第二章第二章 多领域市场需求快速驱动，政府、资本齐助力多领域市场需求快速驱动，政府、资本齐助力2.12.1 市场规模分析：快速增长的百亿美金市场，中国蓄势待发市场规模分析：快速增长的百亿美金市场，中国蓄势待发全球市场图表 7 2021-2027 微流控芯片领域市场预测数据来源：Yole Developpement根据国际 MEMS 专业咨询公司 Yole Developpement 2022 年 7 月发表的Status of theMicrofluidics Industry 2022研究报告显示，20212021 年全球微流控芯片产业的总规模为年全球微流控芯片产业的总规模为 18181 1亿美元，预计到亿美元，预计到 20272027 年全球微流控芯片市场份额将达到年全球微流控芯片市场份额将达到 323323 亿美元，亿美元，2021-20272021-2027 年复合年复合年增长率达年增长率达 10.1%10.1%。其中，微流控器件市场从2017年的25亿美元增长至2022年的58亿美元，复合增长率18%；微流控产品市场从2017年的90亿美元增长至2022年的230亿美元，复合年增长率为21%。就细分市场来说，到 2027 年，微流控市场份额预计排名前 3 的领域分别是即时检验即时检验(Point-of-Care Diagnosis,POC Dx)、制药与生命科学研究、制药与生命科学研究以及临床检验临床检验，市场份额分别为113 亿美元(CAGR 9.1%)、94 亿美元(CAGR 13.1%)和 86 亿美元(CAGR 10.3%)。中国市场图表 8 微流控芯片相关产品中国市场销售额14数据来源：Yole Developpement中国微流控市场的发展仍处在初级阶段中国微流控市场的发展仍处在初级阶段，但正在快速增长但正在快速增长。根据 Yole 统计数据，2017 年中国微流控市场规模约 5.52 亿美元，其中国际品牌在国内微流控产品的销售额达到 3.68 亿美元，占比 67%。国产各类产品的微流控产品销售额达到约 1.71 亿美元，占比 33%。图表 9 占据中国微流控市场主要市场份额的企业数据来源：公开资料，蛋壳研究院制图152.22.2 POCTPOCT 等领域快速发展，对微流控技术产生强劲需求等领域快速发展，对微流控技术产生强劲需求目前，微流控技术的主要应用场景为即时检验(Point of Care Testing，POCT）、制药/生命科学研究等领域。这些领域的火热发展以及对微流控技术产生的强劲需求是推动微流控领域发展的重要原因。中国步入老龄化社会中国步入老龄化社会、人均消费水平提高人均消费水平提高、居民健康意识增强居民健康意识增强，政府推动分级诊疗等因素推政府推动分级诊疗等因素推动动 POCTPOCT 行业快速发展，大部分行业快速发展，大部分 POCTPOCT 产品依赖微流控技术进行支撑。产品依赖微流控技术进行支撑。中国面临日益严峻的老龄化挑战中国面临日益严峻的老龄化挑战，慢病发病率升高慢病发病率升高，而而 POCTPOCT 是慢病管理的绝佳检测手段是慢病管理的绝佳检测手段。根据国家卫健委数据，截至 2021 年底，中国 65 岁及以上人口已达 2.55 亿，占总人口 18.1%。其中，80 岁及以上的高龄人口已超过 3,000 万，预计到 2035 年将达到 5,000 万。联合国预测，到 2050 年，中国 65 岁及以上人口将达到 4.77 亿，占总人口比例将达到 34.9%。老龄化加快，意味着肿瘤、糖尿病、心脑血管疾病、慢性肾病等慢性疾病的发病率明显升高。而慢性疾病除了院内治疗之外，绝大部分时间需要患者在院外进行自我监测和管理，而POCT 凭借方便、快捷以及低成本的优势成为慢病管理的绝佳检测手段。人民生活水平的不断提升以及居民健康意识的增强，同样加速了对于 POCT 这一类体外诊断产品的需求。国家多措并举推进分级诊疗国家多措并举推进分级诊疗，POCTPOCT 具备显著应用优势具备显著应用优势。近年来，我国出台一系列政策，多措并举推进分级诊疗制度建设，基层医院在常规诊疗、急诊治疗中的作用逐步凸显。POCT 作为一种具有设备携带方便、操作简单、检测时间短，使用成本低的检验医学手段，在基层医疗机构、急诊或者事故和灾害现场以及家庭环境下有着显著的应用优势，顺应了我国医疗改革尤其是分级诊疗的推进。图表 10 分级诊疗示意图16数据来源：公开资料，蛋壳研究院制图在新冠疫情一役中，国内外涌现的多款 POCT 产品在提高疫情防控效率的同时为抗疫赢得了宝贵的时间，也深化了市场对于 POCT 产品的认识。分级诊疗、患者下沉带来更多项目检测的需求，促进医共体平台检测结果互认是趋势，POCT势必是未来重要的发展方向，应用范围将快速扩大。图表 11 分级诊疗为 POCT 创造巨大空间数据来源：公开资料，蛋壳研究院制图微流控技术特性高度契合微流控技术特性高度契合 POCTPOCT 发展趋势，日趋成为构建发展趋势，日趋成为构建 POCTPOCT 系统的核心技术。系统的核心技术。目前 POCT 技术的发展经历了从定性、半自动定量、半定量再到全自动定量产品四个发展时代，精密度与自动化程度逐渐提升，最终的发展趋势是小型化、“傻瓜”式、操作简单、无需专业人员，直接输入体液样本，即可迅速得到诊断结果，并将信息上传至远程监控中心，由医生指导保健。目前市场上有多种即时检测方法，对于简单的流动测试工作没有流体管理技术，但当测试复杂性增加时，微流控技术就是必要的。相比较孔板这类传统耗材，微流控芯片有着微型化、自动化、多通量、耗样量低、密闭性微流控芯片有着微型化、自动化、多通量、耗样量低、密闭性、高灵敏度高灵敏度、高分辨率等优点高分辨率等优点，还可以将样品处理还可以将样品处理、分离分离、反应等与分析相关的过程集成在一反应等与分析相关的过程集成在一起，大大提高分析效率。起，大大提高分析效率。这些特点使得市场上的大多数 POCT 产品都免不了往微流控方向发展，微流控技术日趋成为构建 POCT 系统的核心技术。17图表 12 POCT 技术的发展历程数据来源：公开资料，蛋壳研究院制图制药制药/生命科学研究领域，以微流控芯片为核心的器官芯片等领域发展正如火如荼。生命科学研究领域，以微流控芯片为核心的器官芯片等领域发展正如火如荼。制药界欲打破反摩尔定律困境的市场需求、FDA 支持的助推、国际去动物化产业趋势的发展以及技术本身获得的阶段性突破，多面影响推动器官芯片(Organ-on-a-chip，OOC)领域快速发展，从而成为产业界目前火热关注的新兴领域。此外，还有企业利用微流控技术进行药物递送以实现更好的给药方式，或利用微流控芯片进行高性能微球制备为生物医药下游提供纯化填料、药物缓释制剂，或基于微流控技术进行单个细胞、微生物和分子水平的操作，赋能抗体药物研发、Car-T 细胞筛选、细胞治疗靶点优化、基因编辑、细胞生物学核酸分离和定量、DNA 测序、DNA 合成等。微流控技术正在制药/生命科学研究领域爆发强大应用潜力。182.32.3 多项政策出台，国家持续加大对微流控技术发展的支持力度多项政策出台，国家持续加大对微流控技术发展的支持力度基于微流控的巨大应用前景，近几年国家持续加大微流控技术相关领域的政策支持力度。基于微流控的巨大应用前景，近几年国家持续加大微流控技术相关领域的政策支持力度。2016 年 8 月，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 4 月，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。图表 13 我国支持微流控行业发展的相关政策数据来源：动脉橙产业智库，蛋壳研究院制图2021 年底，十部门印发“十四五”医疗装备产业发展规划，明确提出发展新型体外诊断装备，提升多功能集成化检验分析装备、即时即地检验装备性能品质。2022 年 5 月，国家发改委印发首部“十四五”生物经济发展规划，明确提出要加强微流控、高灵敏等生物检测技术研发。192.4.2.4.近近 5 5 年国内近年国内近 6060 亿元资金注入，资本看好、持续重金押注亿元资金注入，资本看好、持续重金押注近近 1010 年年，无论是融资金额还是融资事件无论是融资金额还是融资事件，行业整体保持上升趋势行业整体保持上升趋势。蛋壳研究院整理了微流控领域近 10 年的投融资数据，可以发现，微流控领域持续受资本市场关注，无论是融资金额还是融资事件，连年保持上升趋势。图表 14 近 10 年我国微流控领域投融资情况一览数据来源：动脉橙产业智库，蛋壳研究院制图自 2021 年下半年开始弥漫的资本寒冬，对于微流控领域有一些影响但并不大。可以看到，微流控领域在 2021 年融资表现仍较为强劲，甚至达到历史顶峰，全年融资额达到 18.04 亿元，融资事件总计 26 起。近 5 年（2019-2023），国内微流控领域共计发生投融资事件 108 起，资本市场累计向微流控领域注入 58.2 亿元资金，快速推动产业发展。20图表 15 国内微流控领域相关企业最新一轮融资21数据来源：动脉橙产业智库，蛋壳研究院制图IVDIVD 场景应用最为成熟，器官芯片、微球制备等新兴应用领域也开始吸引资本关注。场景应用最为成熟，器官芯片、微球制备等新兴应用领域也开始吸引资本关注。蛋壳研究院整理了国内微流控领域企业最新一轮融资情况如上表，可以发现，将微流控技术将微流控技术应用于应用于 IVDIVD 领域企业目前融资进度最快领域企业目前融资进度最快诸如科炬生物、融智生物、岚煜生物、斯马特在内的企业目前已经发展到 D 轮及 D 轮以后融资甚至 IPO 进程，相应地也反映出微流控技术在该领域探索地最为深入和成熟。此外，包括器官芯片包括器官芯片、微球制备微球制备、辅助生殖等在内的微流控应用新兴场景辅助生殖等在内的微流控应用新兴场景，虽然在融资总额虽然在融资总额和融资进度上不算出彩，但已经有不少资本开始进行积极布局。和融资进度上不算出彩，但已经有不少资本开始进行积极布局。比如发展较快的器官芯片企业大橡科技已经发展到 pre-B 轮融资，目前累计已经获得资本市场近 2 亿元资金助力。其他像利用微流控技术率先探索微球制备的智能制造企业阿卡索生物、毫厘科技、迈可隆生物等，目前也已经接连完成数千万元天使轮融资。222.52.5 商业化产品受市场认可，全球发生近商业化产品受市场认可，全球发生近 200200 亿美金并购交易亿美金并购交易看好赛道发展潜力，大型诊断企业竞相完成收购，并购金额近看好赛道发展潜力，大型诊断企业竞相完成收购，并购金额近 200200 亿美金。亿美金。在较为前沿的细分领域，那些最有潜力的企业往往会被大型企业优先收购。微流控领域亦是如此。图表 16 全球微流控领域并购事件一览数据来源：动脉橙产业智库，蛋壳研究院制图基于微流控技术打造出优秀产品的相关企业，比如打造了 GeneXpert 的微流控分子诊断龙头 Cepheid 于 2016 年被丹纳赫以 40 亿美元收购，Alere（含 Triage 微流控免疫诊断平台，后该产品线卖予 Quidel 集团）于 2017 年被雅培以 53 亿美金收购，微流控生化诊断公司Abaxis 于 2018 年被硕腾（原辉瑞动物保健部门）以 20 亿美金收购，微流控免疫荧光公司BioTek 在 2019 年被安捷伦以 11.65 亿美元纳入囊中。据蛋壳研究院不完全统计，微流控领域迄今已发生超过微流控领域迄今已发生超过 1616 起全球并购事件起全球并购事件，涉及金额近涉及金额近 20200 0亿美金亿美金。诸多明星企业连连被大型跨国企业收购，说明微流控的技术价值和时间价值均得到了市场认可。2324第三章第三章POCTPOCT 成为微流控技术应用最广泛领域，多款产品成为微流控技术应用最广泛领域，多款产品已成功商业化已成功商业化3.13.1 企业争相布局，企业争相布局，IVDIVD 领域领域 POCTPOCT 成为微流控技术应用最广泛领域成为微流控技术应用最广泛领域前文已经提及，微流控技术是 POCT 设备集成化、小型化的基础核心，高度契合 POCT 产品发展趋势。微流控高比表面积的流道极大提高了 PCR 的热传导效率，减少了 PCR 热循环所需时间。同时，微流控卡盒提供的封闭式反应环境在避免气溶胶污染上有着天然的优势。市场上的大多数 POCT 产品都免不了往微流控方向发展，微流控日趋成为构建 POCT 系统的核心技术，POCT 也成为微流控目前应用最广泛和成熟的领域。图表 17 国内微流控领域企业业务布局情况数据来源：动脉橙产业智库，蛋壳研究院制图IVDIVD 领域领域 POCTPOCT 是目前微流控技术应用最广泛领域。是目前微流控技术应用最广泛领域。蛋壳研究院对国内