分子诊断的中游市场被仪器或试剂厂商占据。目前分子诊断相关仪器主要服务于两大领域：核酸诊断技术和生物芯片技术类。前者主要针对生物核酸分子的提取和定量分析，其细分包括聚合酶链式反应、荧光原位杂交技术、基因测序技术等。后者主要细分为基因芯片和蛋白质芯片技术。对于核酸提取仪、PCR扩增仪等目前主流的分子诊断仪器，人工智能技术的出现再次增强了分子诊断相关仪器的功能，主要表现在流程自动化、流程条件智能控制、结果精准分析等方面.报告将探讨人工智能技术在分子诊断相关仪器中的应用及仪器性能的提升。一、分子诊断仪器市场现状简述近年来，分子诊断仪器市场份额逐渐增加，具体细分为上游、中游、下游市场三个层次：上游市场重点关注诊断原料供应，包括各种生物酶、多肽、生物指示剂等；而中游市场包括大部分试剂和仪器供应商；下游市场侧重于教育机构和医疗机构的实验室分析服务。从美国分子诊断市场的统计来看，试剂和仪器的中游市场占据了最大的市场份额。我国分子诊断市场发展相对不平衡：试剂市场发展迅速，2012年市场占有率达到72%；而仪器仪表市场占比较小，2012年占比不足45%，但销售增速稳定。目前，我国人工智能技术已达到世界领先水平。人工智能技术的融入或将推动中国仪器制造商抢占市场。2、分子诊断仪器的人工智能技术物联网技术：主要是指通过信息传感设备，通过信息传输媒介实现分子诊断仪器的信息交换和通信。通过实验过程的计算机化设计，实现仪器硬件的智能化控制；利用传感器技术可以准确监测仪器内环境因素的状态，如离心转速、温度等，实现对仪器运行状态的实时记录和科学控制。机器人学：机器人作为执行任务的物理主体，分为静止机器人和移动机器人。静止机器人的运动通常涉及一系列可控关节，它们在分子靶向仪器的设计中具有更大的潜力，例如在机械臂或机械移液器等应用中。传感器技术：传感器是能感知规定的测量值，并按一定规律将其转换成可用输出信号的装置或装置的总称。在分子诊断相关仪器中，被测传感器一般为非电物理量，如离心转速、温度等，输出信号一般为电量。通过测量仪器内的物理状态，并将电信号传回控制装置，实现对仪器内物理状态的智能控制。大数据技术：大数据是指规模超过现有数据库工具的获取、存储、管理和分析能力的数据集。大数据技术广泛应用于分子诊断领域，主要是对大型基因数据集进行基因测序分析。神经网络：神经网络（NeuralNetwork）是人工智能深度学习的重要算法之一，用于很多属性预测。在基因测序仪的测序软件方面，现阶段已经实现了基于神经网络的碱基识别算法，通过递归神经网络（RNN）深度学习方法对时间序列信号进行处理。3、人工智能在分子诊断仪器市场的应用分布4、人工智能技术在分子诊断仪器领域的应用案例Lance：研发出核酸提取仪MGX-1600，通过物联网技术和流程编辑，实现精确的运动控制和完全控制自动化过程。配合独立包装试剂提取标本，仅需手动操作加入标本的动作，后续提取纯化过程由仪器自动完成，无需添加提取过程中所需的实际过程。zybio：研发exm9600全自动核酸提取仪，内置气体置换移液机械臂，精准微量移液，分辨率可达0.1μL。利用机械臂完成核酸提取动作，实现无交叉感染、无菌操作过程。该仪器大大减轻了操作人员的劳动强度，减少了人工操作过程中的失误和感染，增强了生物制备过程的安全性和有效性，加速了核酸提取的自动化进程。上海雷康：研发出GM05智能梯度基因扩增仪（温控仪）PCR，利用物联网技术实现网络的延伸和扩展，以上位机（PC）为上位机，最多可连接200台下位机（GM05智能梯度基因扩增仪/温控仪），实现多台仪器同时智能控温。奇炭科技：为了提高纳米孔基因测序仪软件的计算能力，开发了基于神经网络的碱基识别算法，通过递归神经网络（RNN）的深度学习方法对时间序列信号进行处理，并测序准确率达到90%以上。2019年底推出最小可行产品，实现384通道并行测序，单分子读长达到10K以上，测序准确率达到90%以上，实时输出测序结果。Nanoporetech：MinION基因测序仪的开发。该仪器上的基因测序通过识别单个DNA分子流过纳米多孔膜时的流量变化来工作，一次读取一百万个DNA字母。五、人工智能在分子诊断仪器市场应用的局限性目前，人工智能技术在分子诊断仪器中的应用比较单一：大多集中在利用物联网实现的过程自动化和状态控制智能化。物和传感器技术，并没有实现人工智能技术更深层次的优势，如基于大数据技术和云计算的计算优势，基于深度学习等复杂神经网络结构的分析优势，以及机器学习/自使用现有结果学习自我优化的优势。人工智能技术提高分子诊断仪器功能的市场成本高：分子诊断仪器普遍价格昂贵，且使用寿命通常较长，通常在5-10年左右，淘汰率无法适应导致集成的技术进步AI技术的仪器开发和营销成本高昂。6、人工智能在分子诊断仪器市场的应用发展趋势。核酸产物提取结果更纯净：通过智能状态控制和自动化流程编辑，为仪器操作创造一个密闭无污染的环境。无论是核酸提取还是基因扩增，其他仪器产品的纯度都会更高。分子诊断仪器的实验结果具有更高的重复性：通过物联网技术和传感器技术，以及机器人技术替代人工操作，仪器的自动化程度更高，无人化仪器操作的效率得到有效改善。短时间内高通量运行；同时，人工操作的比例更低，可以有效减少因人为操作差异造成的结果偏差。
