IVD小发光，谁更强？

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标题虽短，讲清不易。小发光是什么？小发光发展历程怎样？有哪些技术组合与分类？用在什么场景？全国有哪些厂家，到底哪家强？接下来，黄工从技术、市场、政策、产业等视角，试着回答：  小发光，谁更强？
本文目录（附图28张、视频3个）：
1.小发光概念起源、技术分类、经典机型分析
2.国内小发光仪器参数和试剂菜单数据分析
3.小发光正反方观点讨论
4.小发光的细分应用场景

一、小发光概念和技术

何为小发光？可通俗理解为：小型化学发光分析系统。这是一个营销概念，而非严谨的学术概念。小发光这个概念，到底谁提出的？至今或许无从考证。黄工认为，这是化学发光方法学，在与POCT应用场景的持续深入交互中，自然而然地催生了这一概念。首先是从仪器体积上，与大型化学发光，甚至流水线区别开。目前看，在NMPA医疗器械注册法规中，大小发光注册名都统称：化学发光免疫分析仪器（图1）。


△图1：化学发光免疫分析仪注册分类及名称
小发光怎么分类？小发光业内共识分为两种产品形态，一种是单人化学发光（特征是一人份一项目测试），另一种是小型全自动管式化学发光（试剂是大规格瓶装试剂）。黄工提出了一种分类方法（图2）。按照试剂包装规格，可分为单人份和多人份。而单人份，按照试剂盒形态，可分为：船式、微流控式、毛细管式、生物芯片式。这可理解为POCT化学发光。多人份，按照反应装置（载体），可分为：管式和板式。这可理解为大发光的缩小版。目前业界，对小发光、POCT化学发光、单人份化学发光的定义和关系，还有争议。



△图2：小发光技术从属与分类关系
但万事万物，终有源头。目前公认的小发光“鼻祖”，是日本三菱化学集团的PATHFAST系统（见图3）。PATHFAST系统，大约在2003年左右发布，至今已有20年。PATHFAST系统，其实是美迪恩斯生命科技株式会社（LSIM）推出的。美迪恩斯是日本三菱化学控股子公司。2018年3月，北京中生北控与美迪恩斯签署合作代理协议，作为中国区一级代理商，负责PATHFAST仪器和试剂的销售与服务。

小发光发展至今，已融合多款经典POCT机型模式及优点。在这里，再介绍两款机型：法国生物梅里埃（BioMérieux）VIDAS系统（见图6），丹麦雷度米特 AQT90 FLEX系统（见图）。据业内人士回忆，第一代VIDAS系统，大约在1992年左右发布，至今超过30年，目前在全球装机超过3万台。这两款仪器检测原理，前者用的免疫荧光，后者用的时间分辨荧光。虽然都不是化学发光法，但对国内小发光仪器的设计制造的影响，非常深远。
包括PATHFAST在内，这三款机型，是国内众多IVD仪器厂家，争相学习、模仿的对象。经典永流传，是经过时间洗礼和验证的精品。黄工基于学习理解，就以上三款机型的技术原理和仪器构造，做些分享介绍。还包括试剂盒的形态。
  经典一：日本三菱化学 PATHFAST  


△图3：PATHFAST系统规格及参数（来源企业官网）
产品操作手册显示， PATHFAST系统，整体尺寸不大，如图3，体积0.09m³，典型台式机，裸机重量28kg。仪器内部构造和运动逻辑。

PATHFAST，用的磁微粒酶促化学发光法（CLEIA）。第一步，标本（全血或血浆）与磁性乳胶试剂和ALP标记的抗体溶液混合，孵育5分钟。在这一步中，形成了以下的夹心化合物：固相抗体-靶标材料-ALP标记的抗体。第二步，使用磁化（Magtration）技术，进行B/F分离，清洗多余物质。第三步，添加发光底物（CDP-Star），ALP催化后发射出光子，采用PMT进行计数，再通过标准曲线，获得标本浓度。（见图4）


△图4：PATHFAST 检测原理及过程
PATHFAST的试剂盒，类似于长条船形。试剂盒的表面用铝箔密封，每个试剂盒上都印有条形码。条形码包含分析项目、批号、有效期和其他标识信息。左侧为样本孔，中左为检测项目，中间为反应孔，右上为条形码和试剂有效期。



△图5：PATHFAST 试剂盒
  经典二：法国生物梅里埃（BioMérieux）VIDAS  



△图6：VIDAS系统规格及参数（来源企业官网）
VIDAS系统，总体尺寸如图6所示，宽88cm*深55cm*高45cm。裸机重量65kg。共有30个检测通道，5个仓位。检测通量，最多50T/H。







△图7：VIDAS 单人份试剂条（上：平面图；中：剖面图）
图7为VIDAS单人份试剂盒，上图为试剂条平面图。①条形码；②条形码代码数字（当条形码无法读取时，手动输入）；③检测项目；④空白格，可填写ID；⑤批次代码；⑥试剂有效期；⑦试剂盒序号。中图为船式试剂条纵剖面图。由左至右，分布有10个小孔。左1孔，样本孔。SPR为移液枪头，捕获抗体包被在枪头上。由左至右，经过反复的稀释、加样、清洗等动作，最后到右1底物孔中，底物被枪头的酶催化，产生荧光物质。紫外光激发荧光物质发光，通过菱形设计的底物孔，稳定读取荧光信号。

  经典三：丹麦雷度米特 AQT90 FLEX  


△图8：AQT90 FLEX系统 （图源企业官网）

AQT90 FLEX系统，测试通量30T/H，支持全血上机，根据检测项目和标本类型不同，可在11~21分钟内出首结果。这款机型，采用时间分辨荧光免疫法，标志物为螯合物复合体。用镧系元素标记抗原或抗体，根据镧系元素螯合物的发光特点，用时间分辨技术测量荧光，同时检测波长和时间两个参数进行信号分辨，可有效排除非特异荧光干扰（见图9）。



△图9：AQT90 FLEX系统 检测步骤

二、小发光仪器参数和试剂菜单

第一部分介绍小发光的概念、技术分类和经典机型。接下来，分析国内小发光代表企业仪器参数和试剂菜单特征。随机选取38家企业作为样本，进行数据统计（见图10）。数据统计，有一些前提：①对小发光企业的定义、归类和选择，源于厂家自身宣传或参考业内分类，搜索关键字“小发光”“单人份发光”获得部分参考企业，是为抽样调查；②仪器参数选择，反复参考38家企业彩页展示指标；③试剂菜单和指标，仅统计明确与该款小发光仪器适配的检测试剂菜单。




△图10：国内部分小发光企业版图及仪器型号
这38家小发光企业，有仪器型号58种。对仪器参数的分析，选择了10个指标。包括：精密度CV、首结果时间、检测通量、有无液路、检测通道数、方法学、标记物、尺寸规格、重量、体积。这些参数，不是每家企业都公开。我们汇总已公开的数据，制作可视化图表，了解国内企业小发光仪器，主要参数分布范围。这只是总体情况，不是两两交互。
  仪器参数1：精密度CV/%  


△图11：国内部分小发光厂家仪器CV值/%分布图

仪器精密度，根据相关统计规律，主要有3%、5%、8%、10%几个界限。图11所示，国内主要的58个型号小发光仪器中，有13款仪器CV值≤5%，占主要。对这几个参数作等级分类，分别是顶尖、优秀、良好、合格。可见大多小发光仪器精密度，是优良的。

  仪器参数2：首结果时间/min  


△图12：国内部分小发光厂家仪器首结果时间/min分布图

首结果时间，对于单人份小发光仪器来讲，非常重要。但这个指标，要平衡结果准确性、试剂反应充分程度、诊断迫切性等因素，实属不易。从图12统计结果来看，有两个峰值。可以这么理解，小发光仪器首结果时间，在10~17min区间段，能兼顾各相关因素的可能性比较好。时间过短，可能化学发光反应不充分，导致结果误差大；时间过长，可能错过最佳治疗时机。

  仪器参数3：检测通量T/H  


△图13：国内部分小发光厂家仪器检测通量T/H分布图
检测通量，代表每小时最大测试标本量。经统计发现，单人份小发光仪器检测通量多为18T/H，36T/H、48T/H、72T/H、80T/H；多人份小型化学发光设备检测通量为120T/H的机型最多。这样的话，形成一个区间段：18~120T/H。低于这个区间，可能难以满足用户检测速度要求；而高于这个区间，又可能造成检测通量资源浪费。单人份小发光检测通量可能更适合基层检测。
  仪器参数4：液路设置  


△图14：国内部分小发光厂家仪器液路设置比例
“无液路，免维护。”这6个字，基本都出现在，所有单人份化学发光产品宣传彩页上。从图14统计结果看，小发光仪器不设置液路系统，是一个主要现象，基本都出现在单人份小发光仪器上。58款机型中，超过一半多的机器，都没有设置。设置液路系统，延伸出的一个问题，就是要解决废液处置，同时维护复杂，更可能出现污染等问题。这在临床科室、急门诊、五大中心、基层医疗机构等用户或场景中，很麻烦、难处理。有液路的，很多是管式发光。
  仪器参数5：检测通道数  


△图15：国内部分小发光厂家仪器检测通道数
单人份小发光仪器的检测通量与检测通道数直接相关。从图15统计结果看，单人份小发光仪器检测通道数，以6通道为主，有12款机型，占绝大多数。12通道的，也有6款机型。要注意的是，通道数还有一种情况，16通道=2仓位*8通道、24通道=2仓位*12通道/3仓位*8通道。不管怎么说，检测通道数也有一个区间段，即6到12之间。检测通道数在这个区间内，或能更好平衡仪器成本与检测需求等因素关系。
  仪器参数6：方法学


△图16：国内部分小发光厂家仪器所用方法学比例
小发光仪器的检测原理，还是以酶促化学发光为主。这与IVD研究社，4月中发布的一篇文章《化学发光将走向何方？》中的统计结果，是一致的（全网阅读量近5万）。另一篇《一文概览：化学发光免疫分析仪》，全网阅读量近4万。

  仪器参数7：重量/kg  


△图17：国内部分小发光厂家仪器重量/kg分布
小发光仪器的重量，是个关键因素。特别对于临床科室和基层医疗等机构来讲，操作空间有限、仪器常要移动，操作者多以女性为主，太重不便移动。还有一些用户，可能要携带外出，更希望轻型仪器了。从图17统计情况看，要注意两个区间数值。重量10kg以内，以及重量介于30到50kg之间。
  仪器参数8：体积/m³


△图18：国内部分小发光厂家仪器体积/m³分布图
重量与体积，有一定正相关性。图18统计结果显示，小发光仪器体积，有1/3的机型，在0.1到0.2m³之间。对这21款机型的宽（W）、深（D）、高（H），做一些展望。发现仪器正面宽度尺寸，在30~67cm，深度在28~64cm，高度在22~64cm。
以上，是国内有代表性的38家小发光企业，58款机型的10个参数比较分析。仪器参数，代表企业研发制造实力。我们做个小结，这样一台小发光仪器，或许会比较受欢迎：
①使用酶促化学发光，②仪器精密度CV≤5%，③仪器首结果时间为10~17min，④无液路维护烦恼，⑤每小时最大检测通量为18~120T，⑥带有6通道或12通道，⑦仪器重量小于10kg或30~50kg，⑧仪器体积小于0.2m³，⑨可全血检测。
再对试剂菜单，按检测项目，对检测标志物做些统计。目的是了解，各类检测项目下，最受欢迎或需求最大的检测指标。下表的数量是指，在在58款小发光机型中，有多少款机型上可以上机检测该指标。占比是指在58款机型中可检测该指标的机型比例。我们只统计，可在5个机型以上检测的指标。


△图19：国内部分小发光仪器检测指标上机数量分布
从图19统计结果看，可在20款机型以上检测的指标，有11个。分别是：1.心肌/心脏标志物，N末端B型钠尿肽前体（NT-proBNP），28款；肌酸激酶同工酶（CK-MB），28款；肌红蛋白（MYO），27款。2.炎症标志物，降钙素原（PCT），27款；白介素-6（IL-6），22款。3.凝血标志物，D-二聚体（D-Dimer），26款。4.甲状腺功能标志物，均为20款：总三碘甲状腺原氨酸（TT3），总甲状腺素（TT4），促甲状腺激素（TSH），游离三碘甲状腺素（FT3），游离甲状腺素（FT4）。
检测项目（一）：肿瘤标志物


△图20：国内部分小发光仪器检测指标上机数量-肿瘤标志物
检测项目（二）：炎症标志物


△图21：国内部分小发光仪器检测指标上机数量-炎症标志物
检测项目（三）：心肌标志物


△图22：国内部分小发光仪器检测指标上机数量-心肌标志物

检测项目（四）：性激素标志物


△图23：国内部分小发光仪器检测指标上机数量-性激素标志物

检测项目（五）：甲功标志物


△图24：国内部分小发光仪器检测指标上机数量-甲功标志物

检测项目（六）：胃功能标志物


△图25：国内部分小发光仪器检测指标上机数量-胃功标志物
检测项目（七）：贫血标志物


△图26：国内部分小发光仪器检测指标上机数量-贫血标志物
检测项目（八~十一）：骨代谢、凝血、肾脏、糖代谢标志物


△图27：国内部分小发光仪器检测指标上机数量
以上是对38家小发光企业，58款机型参数及适配的超140个试剂菜单，数据统计分析。仪器参数有10个，经统计，得出一些有意思的数据，对终端采购仪器或后续研发仪器，或有一些借鉴意义。140多个试剂菜单，超1/3的指标（48个），可在5款不同机型检测。其余近100个指标，是一些小众、特色的检测菜单，比如细胞因子、传染病、高血压等项目，这暂不列举。

三、小发光正反方观点讨论

对任何事物而言，我们总是从自身立场出发，得出正反面的认识和观点。对小发光这个产品而言，支持者有之、反对者有之，从技术先进性、成本领先性、用户青睐性、政策支持性等角度，对已公开的一些观点，做些梳理总结，看下小发光发展现状。
  正方观点  
1.技术先进：免疫诊断领域，方法学的先进性顺序为化学发光＞时间分辨荧光＞免疫荧光＞胶体金。检测灵敏度高、线性范围宽，远优于其他免疫方法学，实现产品替代。液相试剂较干式试剂，酶活性更好，抗原抗体反应更均匀更充分，均一性好、重复性高。后续试剂菜单开发空间更大。2.政策支持：分级诊疗，推动医疗资源下沉，分流部分患者到基层。大兴县域医疗，鼓励基层医疗机构，按规模配置小型化学发光仪器。
3.使用灵活：适合POCT场景，单人份试剂随到随测，杜绝试剂浪费，节约客户成本。兼顾大发光结果的准确性、可靠性、高效性优点，同时可满足急诊检验需求。4.场景丰富：适用五大中心、门急诊、临床科室、基层医疗等，按需调整使用场景。
  反方观点  
1.市场小：客户量多，但很零散，集中度不高。场景分散，患者数量少，检测样本量不大，试剂流水少。
2.成本高：仪器制造成本高，是免疫荧光、免疫层析仪器的5~10倍。试剂需冷链运输，加上材料成本，推高了试剂总成本。客户开发和售后维护成本高。
3.推广难：同等收费项目，小发光综合成本高，造成经销商和医院赚的少，推广意愿不强。实际使用效果受终端认知的影响较大，基层学术推广成本高。
4.操作烦：操作步骤多，不简便。全血检测可能受较多的影响因素。仪器笨重，占地面积大于其他免疫POCT仪，大多便携性不强。

综上所述，  一款好的小发光产品  ，应该做到：快易准（便携、准确、简单）。
1.仪器层面：体积够小，病床旁小桌子可放置；重量够轻，普通护理人员可轻松提起；仪器精密度相对高，检测值贴近真实值，结果重复性好；操作简单三步法：采血、加样、上机出结果；无液路，免维护；全血加样结果准。
2. 试剂层面：有单人份试剂；无需耗材、无隐性成本、无开瓶有效期限制；检测菜单丰富，满足各场景需要。
3.成本和经济性层面：仪器+试剂综合成本，与其他POCT免疫产品有可比性。

四、小发光细分场景

前面讨论这么多，最终还要落地。小发光，目前主要应用场景有4大类：五大中心、急门诊、临床科室、基层医疗，民营医院、应急救援、ICU等也有需求。
五大中心，包括胸痛中心、卒中中心、创伤中心、危重孕产妇救治中心、危重儿童和新生儿救治中心。针对五大中心建设，国家出台多项政策支持。包括：《进一步改善医疗服务行动计划（2018-2020年）》《关于进一步提升创伤救治能力的通知》《关于进一步加强脑卒中诊疗管理相关工作的通知》《关于印发危重孕产妇和新生儿救治中心建设与管理指南的通知》《胸痛中心建设与管理指导原则（试行）》，以及一系列行业标准、团体标准，对中心医疗设备配置，提出明确要求。
据相关机构研究，到2024年，胸痛中心将建成约5000~6000家，将为POCT市场带来约40亿元增量；卒中中心将建成约3000~4000家，带来约4亿元增量；创伤中心将建成约2000~3000家，带来约35亿元增量；危重孕产妇救治中心将建成约2000~3000家，带来约13亿元增量；危重儿童和新生儿救治中心将建成约2000~3000家，带来约11亿元增量。2022年9月28日，国家卫健委新闻发布会表示，全国“五大中心”建设超过1.4万个。
在医院急诊、门诊、ICU，以及一些临床科室，如肿瘤科、心内科、儿科、妇产科等，也有相关政策问题和管理规范，对IVD仪器特别是化学发光分析仪采购，提出具体要求。相比于住院患者，门诊受医保政策影响相对较小，未来门诊检测需求可能增加。门诊在感染、慢病和心肌标志物等项目上的检测需求，也是小发光未来潜在发力点。
在二级以上医院，资金实力较强，POCT 主要在急诊、ICU、临床科室和检验科门急诊使用。在二级以下基层医疗机构，由于检验样本量少，技术水平也较低，大型设备实用性差，检验科通常使用 POCT 产品来做诊断。最新的政策，是上周发布的行业标准《县级综合医院设备配置标准》，对IVD仪器配置提供了明确指标要求。在发热门诊、检验科等科室中，提出要配置化学发光免疫分析仪1~3台不等。

另外，在广阔的基层医疗市场，小发光拥有更多机会，尤其是项目全，免维护的单人份化学发光。这个市场，也是国家出台政策最多的。主要包括：《关于推进分级诊疗制度建设的指导意见》《“千县工程”县医院综合能力提升工作方案（2021-2025年）》《乡镇卫生院服务能力标准（2022版）》等。分级诊疗制度实施后，三级医院患者向下分流，更多常见病、多发病、慢性病的患者引入二级及以下医院，基层医院在分级诊疗中获得更多患者人群。
分级诊疗的目标，是使基层医疗卫生机构建设达标率≥ 95%，基层医疗卫生机构诊疗量在总的诊中占比疗≥65%，以及在县域范围内就的就诊率提高到 90%左右。据《2022年国民经济和社会发展统计公报》，到2022年年末，全国共有医疗卫生机构103.3万个，基层医疗卫生机构98.0万个，占比94.8%。基层医疗机构中，乡镇卫生院3.4万个，社区卫生服务中心（站）3.6万个，门诊部（所）32.1万个，村卫生室58.8万个。
单人份发光天然适合基层医疗市场。对此做调研时，有一家企业引起注意，就是北京热景生物。热景是国内最早推出单人份发光产品的企业之一。目前已布局了小型、中型及大型单人份化学发光平台：MQ60系列MQ60、MQ60smart、MQ60ProB、MQ60Plus、MQ60Auto 5款机型。到2023年5月底，国内基层装机数量已超过万台（点击蓝字查看），是该市场单人份发光的领导者。同时，热景单人份发光平台可检测项目达80余项，具备试剂菜单“最全”特点，符合上述讨论的好的小发光产品的要求。


△图28：热景生物单人份化学发光平台产品家族

* 本文后记：
到目前为止，黄工的这篇文章，或是业内已发布的，首篇较为系统论述小发光技术、市场和政策的文章。文中有政策综述、参数统计、技术拆解、观点讨论，是定性分析与定量分析的结合。仅代表黄工个人，对小发光这一赛道的观察与认识。不可否认，文中会出现一些错误，或统计归类不当、数据收集有误等问题。但从更宏大的视野看，这不失为一次有益的探索和尝试。

来源：IVD研究社

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