Рынок лабораторной робототехники — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по продукту (автоматизированные роботы для работы с жидкостями, автоматизированные манипуляторы планшетов), по применению (разработка лекарственных средств, клиническая диагностика, решения в области микробиологии, решения в области геномики, решения в области протеомики), по коне

Обзор рынка

Глобальный рынок лабораторной робототехники оценивался в 2,30 млрд долларов США в 2023 году и, как ожидается, будет прогнозировать впечатляющий рост в прогнозируемый период с CAGR 6,95% до 2029 года. Глобальный рынок лабораторной робототехники переживает значительный рост, обусловленный достижениями в области технологий автоматизации, растущим спросом на точность и эффективность лабораторных операций и потребностью в высокопроизводительных процессах скрининга. Лабораторная робототехника относится к использованию автоматизированных роботизированных систем для выполнения различных лабораторных задач, таких как обработка образцов, тестирование, анализ и управление данными. Эти системы повышают производительность, сокращают количество человеческих ошибок и обеспечивают получение последовательных и надежных результатов.

Ключевые движущие силы рынка

Технологические достижения в автоматизации

Технологические достижения в автоматизации имеют решающее значение для роста мирового рынка лабораторной робототехники. Эти инновации расширяют возможности, эффективность и надежность лабораторных операций, делая автоматизацию незаменимым компонентом современных лабораторий.

Искусственный интеллект (ИИ) и машинное обучение (МО) позволяют лабораторным роботам обрабатывать и анализировать огромные объемы данных в режиме реального времени. Эта возможность позволяет роботам принимать обоснованные решения, оптимизировать рабочие процессы и адаптироваться к изменяющимся условиям. Например, роботы, управляемые ИИ, могут выявлять закономерности в экспериментальных данных, прогнозировать результаты и соответствующим образом корректировать протоколы, что приводит к более точным и эффективным лабораторным операциям. Алгоритмы МО позволяют лабораторным роботам учиться на прошлом опыте и со временем улучшать свою производительность. Эти самообучающиеся системы могут совершенствовать свои процессы, сокращать количество ошибок и повышать производительность, что делает их ценными активами в исследованиях и диагностике. Современные датчики повышают точность и достоверность лабораторных роботов. Усовершенствованные датчики, такие как оптические, тепловые и химические датчики, обеспечивают подробную обратную связь по различным параметрам, гарантируя, что действия робота выполняются с высокой точностью. Например, при выполнении задач пипетирования датчики могут определять уровни и вязкость жидкости, позволяя роботам дозировать точные объемы с минимальной ошибкой. Усовершенствованные сенсорные технологии позволяют осуществлять мониторинг и управление лабораторными процессами в режиме реального времени. Эта возможность гарантирует, что любые отклонения от желаемых параметров будут немедленно обнаружены и исправлены, поддерживая целостность и надежность экспериментальных результатов.

Коллаборативные роботы, или коботы, предназначены для работы вместе с людьми-операторами, что повышает общую эффективность лабораторных задач. Коботы оснащены функциями безопасности, которые позволяют им работать в непосредственной близости от людей, не создавая рисков. Это сотрудничество сочетает точность и скорость роботов с навыками решения проблем и адаптивностью людей-работников. Коботы удобны в использовании и могут быть запрограммированы с минимальными техническими знаниями. Эта простота использования позволяет лабораториям быстро интегрировать коботов в свои рабочие процессы, сокращая кривую обучения и способствуя быстрому внедрению. Достижения в области миниатюризации привели к разработке компактных роботизированных систем, требующих меньше места, что делает их подходящими для лабораторий с ограниченным пространством на столе. Эти меньшие роботы могут выполнять сложные задачи с высокой эффективностью, оптимизируя лабораторные макеты и рабочие процессы. Интеграция микрофлюидики с лабораторной робототехникой позволяет точно обрабатывать небольшие объемы жидкостей. Эта технология особенно полезна в геномике, протеомике и разработке лекарств, где точная манипуляция мельчайшими количествами образцов имеет решающее значение.

Облачные вычисления и технологии IoT обеспечивают удаленный доступ и управление лабораторными роботами. Исследователи и руководители лабораторий могут контролировать и управлять роботизированными системами из любой точки мира, обеспечивая непрерывную работу и своевременное вмешательство при необходимости. Устройства IoT собирают и передают данные с различных датчиков и роботизированных компонентов на облачные платформы. Затем эти данные интегрируются и анализируются, обеспечивая всестороннее понимание лабораторных операций. Такой анализ данных в реальном времени помогает оптимизировать процессы, прогнозировать потребности в обслуживании и повышать общую эффективность.

Растущий спрос на высокопроизводительный скрининг

Растущий спрос на высокопроизводительный скрининг (HTS) является значительным драйвером роста на мировом рынке лабораторной робототехники. Высокопроизводительный скрининг является критически важным процессом в различных научных и промышленных приложениях, особенно в области открытия и разработки лекарств, геномики и протеомики.

В фармацевтической промышленности HTS позволяет проводить быстрый скрининг от тысяч до миллионов соединений для выявления потенциальных кандидатов на лекарства. Лабораторные робототехнические системы автоматизируют процесс скрининга, значительно увеличивая скорость и эффективность открытия лекарств. Роботы могут обрабатывать большие объемы образцов, выполнять повторяющиеся задачи с высокой точностью и обрабатывать несколько анализов одновременно, сокращая время, необходимое для выявления перспективных соединений. Автоматизация в HTS улучшает процесс «от попадания к лидеру», где первоначальные попадания из скрининга дополнительно тестируются и оптимизируются. Лабораторные роботы могут быстро и точно проводить вторичные анализы и оптимизировать основные соединения, ускоряя процесс разработки и повышая шансы на успешную разработку лекарств. Геномные исследования включают анализ огромного количества генетических данных для понимания функций и взаимодействий генов. HTS обеспечивает высокопроизводительное секвенирование геномов, позволяя исследователям изучать генетические вариации и их влияние на здоровье и болезни. Лабораторные робототехнические системы автоматизируют процесс секвенирования, обрабатывая большие объемы образцов с высокой точностью и постоянством. В протеомике HTS используется для анализа взаимодействий, функций и модификаций белков. Лабораторные роботы автоматизируют масс-спектрометрию и другие протеомные методы, облегчая идентификацию биомаркеров и терапевтических мишеней. Возможность быстрой и надежной обработки многочисленных образцов имеет важное значение для продвижения исследований протеомики и персонализированной медицины.

HTS включает в себя повторяющиеся и сложные задачи, которые подвержены человеческим ошибкам при выполнении вручную. Лабораторные роботы обеспечивают точность и последовательность в обработке образцов, дозировании реагентов и сборе данных, снижая риск ошибок и повышая надежность результатов. Эта точность имеет решающее значение для воспроизводимых научных исследований и соблюдения нормативных требований в фармацевтической разработке. Постоянная производительность анализа имеет решающее значение для получения надежных данных в HTS. Лабораторные роботы стандартизируют выполнение анализов, обеспечивая единообразные условия и минимизируя изменчивость. Эта единообразность необходима для сравнения результатов различных экспериментов и проверки результатов. Автоматизация HTS снижает затраты на рабочую силу за счет минимизации необходимости ручного вмешательства. Роботы могут работать непрерывно, справляясь с большими объемами работы без усталости, что приводит к значительной экономии затрат в трудоемких процессах скрининга. Кроме того, эффективное использование реагентов и образцов роботами снижает отходы и еще больше снижает эксплуатационные расходы. Лабораторные роботы оптимизируют использование лабораторного пространства и ресурсов. Их способность выполнять несколько задач одновременно максимизирует пропускную способность и минимизирует время простоя. Такая оптимизация особенно полезна для лабораторий с высоким спросом, где ограниченность ресурсов может ограничивать производительность.

Фармацевтическая и биотехнологическая отрасли подчиняются строгим нормативным требованиям к разработке лекарств и клиническим испытаниям. Лабораторные роботы повышают соответствие, обеспечивая точное и правильное выполнение анализов, ведение подробных записей и обеспечение прослеживаемости образцов и реагентов. Это соответствие имеет решающее значение для получения одобрения регулирующих органов и обеспечения безопасности пациентов. HTS требует строгого контроля качества для обеспечения достоверности результатов скрининга. Лабораторные роботы облегчают обеспечение качества, выполняя задачи с высокой воспроизводимостью и поддерживая постоянные условия анализа. Этот контроль качества необходим для выявления надежных кандидатов на лекарства и продвижения их по конвейеру разработки.

Необходимость точности и достоверности

Точность и достоверность являются важнейшими требованиями в современных лабораторных операциях. Необходимость достижения высоконадежных и воспроизводимых результатов стимулирует внедрение лабораторной робототехники в различных секторах, включая фармацевтику, биотехнологии, клиническую диагностику и исследования. Многие лабораторные процессы включают повторяющиеся задачи, такие как пипетирование, подготовка образцов и ввод данных. Человеческая ошибка в этих задачах может привести к значительной изменчивости и ненадежным результатам. Лабораторные роботы отлично справляются с выполнением повторяющихся задач с высокой точностью, обеспечивая согласованность и снижая риск ошибок. Такая автоматизация улучшает общее качество экспериментальных данных и повышает достоверность результатов исследований. Роботы могут выполнять сложные протоколы с точным соблюдением предопределенных параметров, устраняя несоответствия, которые часто возникают при ручных операциях. Эта надежность имеет важное значение для поддержания целостности научных экспериментов и клинических испытаний, особенно в таких ответственных средах, как лаборатории разработки лекарственных препаратов и диагностики.

Одним из наиболее важных применений лабораторных роботов является автоматизированная обработка жидкостей. Точность дозирования жидкостей имеет решающее значение для анализов, титрования и подготовки образцов. Лабораторные роботы, оснащенные передовыми системами пипетирования, могут измерять и дозировать жидкости с точностью до микролитра, гарантируя, что каждый образец обрабатывается точно в соответствии с протоколом. Эта точность имеет решающее значение для воспроизводимых результатов в биохимических и клинических анализах. Достижения в области робототехники позволили обрабатывать чрезвычайно малые объемы образцов, вплоть до микро- и наномасштабов. Эта возможность особенно важна в таких областях, как геномика и протеомика, где точная обработка мельчайших количеств необходима для секвенирования, амплификации и анализа ДНК, РНК и белков. Лабораторные роботы гарантируют, что анализы проводятся в стандартизированных условиях, сводя к минимуму изменчивость и улучшая воспроизводимость результатов. Эта стандартизация имеет решающее значение для сравнительных исследований и крупномасштабных скринингов, где согласованность между несколькими анализами необходима для получения обоснованных выводов. Роботы, оснащенные передовыми системами обнаружения и измерения, обеспечивают последовательный и точный сбор данных. Будь то считывание флуоресценции, люминесценции или поглощения в микропланшетных анализах, лабораторные роботы обеспечивают надежные результаты, которые необходимы для количественного анализа и последующих процессов принятия решений.

Точность и правильность лабораторных процедур имеют основополагающее значение для получения высококачественных данных, что является краеугольным камнем научных исследований и разработок. Точные данные позволяют исследователям проверять гипотезы, разрабатывать новые теории и эффективно внедрять инновации. Например, при разработке лекарств точные роботизированные системы гарантируют, что каждая фаза тестирования, от раннего открытия до клинических испытаний, дает надежные данные, которые могут ускорить получение одобрения регулирующих органов и выход на рынок. Интеграция робототехники с высокоточными аналитическими приборами, такими как масс-спектрометры и хроматографические системы, повышает точность качественного и количественного анализа. Роботы могут управлять подготовкой образцов и вводить образцы в эти приборы с абсолютной точностью, повышая точность и надежность аналитических результатов. Регулирующие органы, такие как FDA и EMA, устанавливают строгие правила для лабораторной практики, чтобы гарантировать безопасность и эффективность фармацевтических препаратов и медицинских устройств. Лабораторные роботы помогают соответствовать этим стандартам, обеспечивая точное и аккуратное выполнение протоколов, ведение подробных записей и обеспечение прослеживаемости образцов и реагентов. Это соответствие имеет решающее значение для получения одобрения регулирующих органов и поддержания доверия рынка. Роботы играют ключевую роль в обеспечении качества, выполняя задачи с высокой воспроизводимостью и точностью. Автоматизированные системы гарантируют, что все процессы соответствуют предопределенным стандартам качества, снижая риск отклонений и гарантируя, что продукты соответствуют нормативным и отраслевым стандартам.

Основные проблемы рынка

Высокие начальные затраты и проблемы с окупаемостью инвестиций

Развертывание лабораторных робототехнических систем требует значительных капиталовложений. Стоимость приобретения современных робототехнических систем, их интеграции в существующую лабораторную инфраструктуру и обучения персонала может быть непомерно высокой для многих учреждений, особенно небольших исследовательских лабораторий, стартапов и образовательных учреждений. Этот финансовый барьер может задержать или сдержать внедрение робототехнических технологий.

Несмотря на долгосрочные преимущества автоматизации, многие лаборатории сталкиваются с неопределенностью относительно окупаемости инвестиций в столь значительные инвестиции. Время, необходимое для достижения экономии затрат и повышения производительности, может варьироваться в зависимости от конкретных приложений и масштаба операций. Эта неопределенность может усложнить для лиц, принимающих решения, обоснование первоначальных расходов, особенно в условиях ограниченного бюджета и конкурирующих приоритетов.

Помимо первоначальной покупки, текущие расходы, связанные с обслуживанием, ремонтом и обновлением программного обеспечения, могут увеличить финансовое бремя. Лабораториям необходимо учитывать эти повторяющиеся расходы при оценке целесообразности инвестирования в роботизированные системы.

Техническая сложность и проблемы интеграции

Интеграция роботизированных систем в существующие лабораторные рабочие процессы может быть технически сложной и трудоемкой. Настройка и конфигурирование роботов для соответствия конкретным лабораторным требованиям часто требуют специальных знаний и опыта. Процесс внедрения может включать перепроектирование лабораторных макетов, изменение стандартных рабочих процедур и обеспечение совместимости с существующими системами управления лабораторной информацией (LIMS).

Лаборатории часто используют разнообразный набор инструментов и систем, которые не всегда могут быть совместимы с новыми роботизированными решениями. Обеспечение взаимодействия между различными технологиями может быть серьезной проблемой, требующей обширного программирования и устранения неполадок. Эта сложность может привести к задержкам и дополнительным расходам на этапе интеграции.

Эффективное использование лабораторной робототехники требует квалифицированной рабочей силы, способной эксплуатировать и обслуживать эти сложные системы. Необходимость в специализированном обучении и развитии навыков может стать серьезным препятствием, особенно в регионах, где доступ к техническому образованию и программам обучения ограничен. Кроме того, существующий персонал может столкнуться с крутой кривой обучения, что может повлиять на производительность в переходный период.

Сопротивление изменениям и нормативные препятствия

Сопротивление изменениям является распространенной проблемой во многих отраслях, и лабораторная среда не является исключением. Внедрение роботизированных систем может привести к опасениям по поводу смещения рабочих мест, изменения должностных обязанностей и нарушения устоявшихся рабочих процессов. Это сопротивление может замедлить принятие новых технологий, поскольку сотрудники и руководство могут не спешить принимать значительные изменения.

Внедрение роботизированных систем часто требует изменений в существующих рабочих процессах и процессах. Лаборатории должны адаптироваться к новым способам работы, что может столкнуться с сопротивлением со стороны персонала, привыкшего к традиционным методам. Необходимость разработки и внедрения новых стандартных операционных процедур (СОП) и протоколов может быть трудоемкой и сложной, что еще больше затрудняет внедрение робототехники.

Соблюдение нормативных требований и одобрениенормативно-правовая база для лабораторных операций является строгой, со строгими инструкциями, регулирующими проверку и использование новых технологий. Обеспечение соответствия роботизированных систем этим нормам может быть сложным и дорогостоящим процессом. Процессы одобрения нормативными актами могут быть длительными, что увеличивает время, необходимое для развертывания новых роботизированных решений. Кроме того, любые изменения в нормах могут потребовать дополнительных модификаций существующих систем, что создает дополнительные проблемы.

Основные тенденции рынка

Интеграция искусственного интеллекта и машинного обучения

Интеграция искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения (МО) с лабораторной робототехникой преобразует работу лабораторий. Алгоритмы ИИ и МО могут анализировать огромные объемы данных, генерируемых роботизированными системами, выявляя закономерности и идеи, которые могут быть упущены при человеческом анализе. Эта возможность позволяет принимать более обоснованные решения и оптимизировать лабораторные процессы.

Управляемые ИИ роботы могут учиться на исторических данных и оптимизировать свою производительность с течением времени. Например, при открытии лекарств ИИ может помочь быстрее идентифицировать перспективные соединения, прогнозируя их эффективность и потенциальные побочные эффекты на основе результатов предыдущих скринингов. Эта автоматизированная оптимизация процесса сокращает время и затраты, связанные с исследованиями и разработками.

ИИ и МО также могут использоваться для предиктивного обслуживания роботизированных систем. Анализируя шаблоны использования и показатели производительности, ИИ может предсказывать, когда роботу может потребоваться обслуживание, сокращая время простоя и повышая эффективность работы. Эта предиктивная возможность гарантирует, что лабораторные роботы всегда будут функционировать оптимально, повышая общую производительность.

Расширение персонализированной медицины и геномики

Область геномики быстро расширяется, чему способствуют достижения в технологиях секвенирования и растущий спрос на персонализированную медицину. Лабораторные роботы играют решающую роль в высокопроизводительном геномном секвенировании, обрабатывая большие объемы образцов с высокой точностью. Автоматизированные системы могут подготавливать образцы, выполнять реакции секвенирования и управлять анализом данных, что значительно ускоряет процесс геномных исследований.

Персонализированная медицина опирается на адаптацию лечения для отдельных пациентов на основе их генетических профилей. Лабораторные роботы обеспечивают высокопроизводительный скрининг и анализ, необходимые для выявления генетических вариаций и их последствий для здоровья. Такая настройка требует точной и аккуратной обработки биологических образцов, что идеально подходит для роботизированных систем.

Внедрение CRISPR и других технологий редактирования генов стимулирует спрос на автоматизацию лабораторий. Роботы могут автоматизировать сложные процедуры, связанные с редактированием генов, от подготовки реагентов до анализа отредактированных клеток. Такая интеграция повышает эффективность и точность рабочих процессов редактирования генов, ускоряя разработку новых методов лечения.

Разработка совместной и удобной для пользователя робототехники

Коллаборативные роботы, или коботы, предназначены для работы вместе с операторами-людьми, что повышает производительность и безопасность. В отличие от традиционных промышленных роботов, коботы оснащены передовыми датчиками и функциями безопасности, которые позволяют им работать в непосредственной близости от людей. Такое сотрудничество обеспечивает более гибкую и эффективную лабораторную среду, в которой роботы помогают выполнять повторяющиеся задачи, позволяя работникам сосредоточиться на более сложной аналитической работе.

Разработка интуитивно понятных пользовательских интерфейсов и упрощенных инструментов программирования делает лабораторную робототехнику более доступной для пользователей-неспециалистов. Удобное программное обеспечение позволяет исследователям и техническим специалистам легко программировать и эксплуатировать роботизированные системы, не требуя обширных технических знаний. Эта доступность способствует более широкому внедрению роботизированных технологий в различных лабораторных условиях.

Тенденция к масштабируемым и модульным роботизированным системам также набирает обороты. Лаборатории могут начать с базовых роботизированных решений и постепенно расширять свои возможности, добавляя модули и функции по мере необходимости. Эта масштабируемость гарантирует, что лаборатории могут адаптировать свои стратегии автоматизации к меняющимся потребностям исследований и бюджетным ограничениям, что делает роботизированные системы более гибкими и привлекательными инвестициями.

Сегментные данные

Продуктовые данные

Исходя из категории продукта, сегмент автоматизированных роботов для обработки жидкостей стал доминирующим на мировом рынке лабораторной робототехники в 2023 году.

Действия

Региональные данные

Северная Америка стала доминирующим регионом на мировом рынке лабораторной робототехники в 2023 году, занимая самую большую долю рынка с точки зрения стоимости. Северная Америка, в частности Соединенные Штаты, занимает доминирующее положение на мировом рынке лабораторной робототехники. Этому лидерству способствуют несколько факторов, охватывающих технологические инновации, экономический потенциал, сильную исследовательскую инфраструктуру и благоприятную нормативную среду.

Северная Америка является домом для некоторых из ведущих мировых технологических компаний и научно-исследовательских институтов. Регион выигрывает от сильной экосистемы инноваций со значительными инвестициями в исследования и разработки. Эта среда способствует быстрому развитию технологий лабораторной робототехники, позволяя разрабатывать сложные и эффективные роботизированные системы. Присутствие известных компаний-производителей робототехники, таких как Thermo Fisher Scientific, Beckman Coulter и PerkinElmer, а также многочисленных инновационных стартапов, стимулирует рынок. Эти компании постоянно инвестируют в разработку новых продуктов и совершенствование существующих технологий, гарантируя, что Северная Америка остается на переднем крае лабораторной робототехники. Североамериканские компании являются пионерами в интеграции ИИ и машинного обучения с лабораторной робототехникой. Эта интеграция расширяет возможности роботизированных систем, позволяя осуществлять более интеллектуальную автоматизацию, предиктивное обслуживание и расширенную аналитику данных. Синергия между ИИ и робототехникой в Северной Америке является значительным конкурентным преимуществом.

Рынок Северной Америки выигрывает от существенного финансирования государственного и частного секторов. Правительственные гранты, венчурный капитал и инвестиции в частный капитал предоставляют финансовые ресурсы, необходимые для разработки и внедрения передовой лабораторной робототехники. Эта надежная среда финансирования поддерживает непрерывные инновации и коммерциализацию новых технологий. Экономическая мощь региона приводит к более высокому уровню внедрения лабораторной робототехники. Лаборатории в Северной Америке, особенно в фармацевтическом, биотехнологическом и клиническом диагностическом секторах, имеют финансовые возможности для инвестирования в передовые решения по автоматизации. Такое широкое внедрение стимулирует рост рынка и позиционирует Северную Америку как лидера в области лабораторной робототехники. В Северной Америке высокоразвитая здравоохранительная и фармацевтическая промышленность, которая является основным потребителем лабораторной робототехники. Спрос на эффективные, высокопроизводительные и точные лабораторные операции в области разработки лекарств, клинических испытаний и диагностики подпитывает внедрение роботизированных систем.

Последние разработки

• В апреле 2024 года Multiply Labs, ведущая робототехническая компания, специализирующаяся на автоматизированных производственных системах для индивидуализированных лекарств, объявила о новом сотрудничестве с Лабораторией клеточной и генной медицины Стэнфордского университета (LCGM). Цель этого партнерства — продемонстрировать потенциал технологии автоматизации в производстве клеточной терапии. Объединяя известный опыт LCGM в разработке процессов с передовыми роботизированными технологиями Multiply Labs, сотрудничество стремится продвигать производство клеточной терапии. Инновационный подход Multiply Labs фокусируется на использовании роботизированных систем для работы с инструментами, соответствующими GMP, от различных поставщиков. Эти роботы могут работать с инструментами, расходными материалами и реагентами, которые уже широко используются в производстве клеточной и генной терапии. Такой подход обеспечивает возможности plug-and-play и сводит к минимуму нормативные препятствия, поскольку не требует значительных изменений в существующих процессах для достижения совместимости с роботами.
• В декабре 2023 года компании ABB Robotics и XtalPi сформировали стратегическое партнерство для разработки интеллектуальных автоматизированных лабораторий в Китае. Целью этого сотрудничества является создание серии автоматизированных лабораторных рабочих станций, которые повышают эффективность операций НИОКР в секторах биофармацевтики, химической инженерии, химии и новых энергетических материалов.

Ключевые игроки рынка

• PerkinElmerInc
• Thermo Fisher Scientific Inc
• Hudson Robotics, Inc
• Anton Paar GmbH
• Beckman Coulter, Inc
• Siemens Healthineers AG
• AB Controls, Inc
• Abbott Laboratories Inc
• bioMérieux SA