市场概况
2023 年实验室机器人市场创造了 3.095 亿美元的收入,预计到 2032 年将达到 5.642 亿美元,在 2024 年至 2032 年的预测期内,复合年增长率为 6.9%。.
实验室机器人技术涵盖各种可编程机器,这些机器经过创新设计,能够执行以往通常由技术人员完成的任务。这些任务包括高通量和大批量取样、数据采集和分析等,涉及多个领域。因此,鉴于实验室工作流程的范围不断扩大且日益复杂,对实验室机器人技术的需求也随之增长。生物制药和生物技术行业的蓬勃发展也推动了实验室机器人技术的蓬勃发展,这些行业致力于以更快的速度提供更准确、更精确的结果。.
研究和质量保证测试、临床诊断、蛋白质组学以及基因组学是实验室机器人市场表现尤为突出的核心功能领域。在药物研发领域,机器人一天可以分析10万种化合物,而其他人工方法则无法达到这一水平。此外,在过去的12个月中,机器人系统已完成了超过5万个基因组的测序,这有助于评估药物对个体患者的适用性。制药和生物技术公司及其学术和政府研究机构、临床设施和化工厂是这些技术的主要用户。这些行业的增长无疑会促进机器人技术的应用,2023年生物技术初创企业的300多家就是一个很好的例证。.
为了满足客户日益增长的需求,实验室机器人市场的参与者不断创新并拓展产品范围。2023年,赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific)和贝克曼库尔特(Beckman Coulter)等公司推出了一些新型机器人平台,这些平台能够部署人工智能进行预测性评估,且不会使实验误差率增加超过10%。实验室机器人的改进主要体现在三个方面:应用机器学习算法、创建小型模块化机器人单元以及通过云端进行远程管理和监控。此外,机器人公司与软件公司之间的合作数量也迅速增长,2023年共有超过50项合作旨在提升实验室自动化系统的功能和集成度。.
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市场动态
驱动因素:药物发现中对高通量筛选的需求不断增长
未来几年,由于复杂疾病数量不断增加以及新药匮乏,全球实验室机器人市场中的制药行业将面临巨大的新药研发压力。因此,能够快速评估多种化合物的高通量筛选已成为全球普遍需求。先进的机器人技术使辉瑞和诺华等大型制药公司每年能够筛选超过一百万种化合物,相关报告在2023年证实了这一数据。借助实验室机器人,所有高通量筛选流程都实现了自动化,将原本需要数年才能完成的流程缩短至数月。.
据称,借助实验室机器人,高通量筛选(HTS)的准确性和重复性得到了显著提升,从而降低了人工操作造成的变异性。国际制药工程学会(ISPE)2023年发布的报告显示,机器人技术的应用使潜在候选药物的数量增加了30%,有力地推动了实验室机器人市场的增长。此外,自动化还降低了每次检测的成本,使各机构每年在人工和试剂成本方面节省了约50万美元。机器人技术在高通量筛选中的应用还实现了超低液体体积的分配,分配器可以精确控制纳升级液体的分配量,从而减少了90%以上的试剂浪费。.
此外,个性化疗法的趋势也增加了对高通量筛选(HTS)实验室机器人的需求。检测和筛选正变得越来越精准,而更多的机器人将有助于应对这种多样化的需求,并促进此类应用的扩展。截至2023年,已有超过200项机器人辅助个性化医疗的临床试验开展,较前几年实现了显著增长。政府资助推动了这一发展,其中美国国立卫生研究院(NIH)等机构已投入超过3亿美元用于自动化技术,以加速药物研发进程。.
趋势:人工智能与机器学习的融合
当我们考虑让机器人在实验室中执行类似人类的任务时,人工智能的集成改变了实验的完成方式以及处理实验数据的方式。实验室机器人市场中内置的人工智能技术系统使机器能够在单一功能中做出决策、调整计划和预期,从而提高效率并增加发现的数量。机器人产业协会的一项调查发现,到2023年,超过50%的新型实验室机器人系统都具备人工智能功能。.
人工智能系统与机器人的协作使得即使在出现意想不到的复杂情况且没有指导的情况下,也能顺利完成各种复杂艰巨的任务。例如,基因组测序实验室的构建就采用了机器学习技术,能够自动调整测序参数。贝克曼库尔特公司近期发布了一款基于人工智能算法的犯罪侦查机器人系统,推动了实验室机器人市场此类先进技术的进步。.
近年来,机器人公司与科技公司之间的合作日益增多,旨在构建用于实验室的复杂人工智能系统。例如,2023年,赛默飞世尔科技公司与IBM签订合同,将IBM的Watson人工智能系统部署到其机器人系统中,以提升数据分析和预测性维护的性能。随着人工智能实验室机器人市场预计到2025年将达到15亿美元,这种将人工智能融入实验室机器人的趋势很可能会持续下去。.
挑战:高昂的初始投资成本阻碍了普及
机器人设备的高昂成本,尤其是在小型实验室中,对实验室机器人市场构成了重大挑战。安装、培训和维护费用增加了系统的平均总成本,通常在50万美元到300万美元以上不等。尽管资金限制可能相对宽松,但在访谈中,许多人表示,资金问题仍然是他们无法转型使用机器人的主要原因(占60%)。此外,技术的进步可能会导致现有系统过时,进而需要进一步投资。对于商业机构而言,这种担忧可能更为突出,因为它们获得资金的时间可能与那些即将过时的系统不同。软件许可和先进设备的使用费用每年可能还会使实验室的支出增加5万美元。.
为了解决这个问题,实验室机器人市场的一些供应商推出了租赁策略和模块化机器人,使实验室能够逐步提高自动化水平。然而,这些方案的普及速度缓慢,2023年只有20%的实验室考虑采用这些方案。虽然一些地区提供了政府拨款和补贴以降低成本,但相关信息和可获得性仍然较低。此外,要确保实验室机器人得到更广泛的应用,需要克服的一个关键挑战是初始购置成本高昂。.
细分分析
按类型
截至2023年,生物实验室机器人已成为全球实验室机器人市场的领军者,预计将占据超过34.5%的市场份额。这一主导地位归功于生物研究和临床诊断领域自动化程度的不断提高。此类机器人对于复杂任务至关重要,例如基因测序,而基因测序通常会产生海量数据。例如,当前一代测序项目每年产生的数据量超过2.5艾字节。为了应对如此庞大的数据量,我们需要高效的数据收集、分析和解读方法。.
机器人技术的进步和生物研究经费的增加巩固了该领域的领先地位。例如,2023年生命科学研发经费超过2000亿美元,其中相当一部分资金用于自动化技术。此外,由于个性化医疗的蓬勃发展,在药物研发过程中,实验室机器人正在筛选超过1万种化合物。而且,人工智能的融合极大地提升了机器人系统的性能,使其能够实现诸如自动化细胞培养等流程。去年,领先的实验室已进行了超过一百万次机器人辅助细胞培养。.
制药公司、生物技术公司和学术机构是生物实验室机器人市场的主要终端用户。全球发达国家在制药领域的研发投入超过1800亿美元。其中,机器人技术被用于加速药物研发并降低成本。癌症治疗方面,基于CRISPR技术的疗法属于生物技术领域,该领域利用基因编辑技术进行药物研发,其市场规模达52亿美元。全球超过500所大学在其实验室中引入机器人技术,以提高研究的准确性和效率。因此,学术机构利用这些机器人技术在竞争激烈的科研领域保持领先地位。.
按申请
2023年,机器人将在药物研发领域得到更广泛的应用,并成为新药研发流程标准化的重要组成部分。目前,机器人在实验室机器人市场占据超过38.2%的份额。考虑到制药公司用于新药研发的平均预算约为26亿美元,这一数据足以说明该领域面临的巨大挑战。机器人能够实现高通量筛选,即在特定设施中测试约30万种化合物。这种自动化技术通过提高早期临床试验的效率和效果,显著缩短了平均超过十年的药物研发周期。.
因此,实验室机器人市场中的患者能够获得更多药物,这些药物得益于药物制造技术的进步,实验室机器人提高了生产效率并降低了药物研发成本。在一些实验室中,通过使用自动化机器代替直接雇佣劳动力,可以完成50%的人工工作,从而使科学家能够从事更复杂的分析工作,而不是从事普通任务。据估计,采用实验室机器人可以将药物研发的总成本降低约5亿美元。这是因为机器人可以辅助减少人为错误,从而减少研发后期阶段的失败率。制药行业每年在研发方面的支出超过1800亿美元,而这部分支出仍有优化的空间。.
由最终用户
生物技术和制药公司凭借其庞大的研发业务和对复杂流程自动化的需求,占据了实验室机器人市场最大的份额。全球有超过7000种药物正在研发中,这些行业的业务规模要求采用机器人解决方案来提高工作效率并确保准确性。促使这些公司投资实验室机器人的其他重要原因还包括提高效率、降低成本和提升数据准确性。实验室机器人可以代替人手执行诸如液体处理等任务,由于其自动化精度高,误差率降低了80%。它们还能在不中断工作的情况下促进生产,从而提高销售额。例如,在机器人的辅助下,药物研发周期平均缩短了2-3年,因此新疗法能够更快地推向市场。.
从宏观层面来看,由于个性化医疗需求的增长和慢性病患病率的上升,实验室机器人市场对快速药物生产的需求日益增长。2023年第一季度,仅生物技术领域的投资就超过7200亿美元。从微观层面来看,对企业而言,目标是通过降低成本来提高投资回报率;机器人可以帮助实验室节省约25%的成本。此外,制药和生物技术市场是竞争最为激烈的市场之一,这迫使企业采用包括机器人技术在内的新技术,以在严格的监管环境下保持竞争力。.
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区域分析
北美,尤其是美国和加拿大,凭借在自动化领域的巨额投资、先进的研究基础设施以及该地区较高的技术普及率,引领着实验室机器人市场。目前,北美占据超过38%的市场份额,这主要得益于药物研发、临床诊断、基因组解决方案和微生物学等多个应用领域的强劲需求。2023年,美国每天进行超过750万次自动化临床诊断测试,显著缩短了测试时间并提高了精度。此外,全球药物研发总支出的60%来自美国制药公司,其中很大一部分用于机器人技术投资。另一方面,加拿大凭借300多家活跃的生物技术公司巩固了其市场地位,这些公司中许多正在部署实验室机器人以加速基因组学和微生物学研究测试。.
北美实验室机器人市场专注于创新,尤其是在新技术和研发方面,这可能是推动该地区发展的主要因素之一。例如,仅在2023年,美国就投入了860亿美元的公共和私人资金用于生物医学研发,借助机器人技术来提高生产力和准确性。该地区拥有2000多家以研究为导向的机构,包括学术机构和企业,它们高度依赖集成完善的实验室自动化系统。同样,仅在2023年,包括北美地区在内,用于药物分子筛选和选择过程的实验室液体处理系统就估计完成了15亿次样本处理。此外,美国还拥有500多家机器人集成商和数量相当的定制机器人多供应商合作项目,足以满足实验室的需求。.
北美医疗保健和生物制药市场是实验室机器人市场增长的主要推动力。据报道,2023年美国实验室机器人出货量超过25,000套,这些机器人系统产量巨大,以满足国内外市场的需求。该地区的优势还体现在其拥有全球70%以上的实验室自动化技术专利。.
全球实验室机器人市场主要公司:
市场细分概述:
按类型:
按应用:
按最终用户:
按地区:
| 报告属性 | 细节 |
|---|---|
| 2023 年市场规模价值 | 3.095亿美元 |
| 2032 年预计收入 | 5.642亿美元 |
| 历史数据 | 2019-2022 |
| 基准年 | 2023 |
| 预测期 | 2024-2032 |
| 单元 | 价值(百万美元) |
| 复合年增长率 | 6.9% |
| 涵盖的细分市场 | 按类型、按应用、按最终用户、按地区 |
| 重点企业 | AB Controls、Aerotech、Anton Paar、Aurora Biomed、Biosera、Chemspeed Technologies、Cleveland Automation Engineering、Hamilton Robotics、HighRes Biosolutions、Hudson Robotics、Labman、PerkinElmer Inc.、Protedyne (LabCorp)、Siemens AG、ST Robotics、Tecan Group、Thermo Fisher Scientific、Universal Robots、Yaskawa Electric 以及其他主要厂商 |
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