市場規模超百億！實驗室離心機行業深度研究報告

        以下文章來源于川越周期 ，作者川越周期

　　導讀：實驗室離心機就是科學儀器行業的縮影，非常有代表性。中等的市場規模，但是進口占比64%，剩下36%市場份額由100多家廠家共享，有較大的國產頭部，但市場分散度仍然較高。核心技術較難突破，低端產品價格內卷。進口廠家在國內生產，變身國產價格，加入價格戰。如何破局？歡迎重點看第六章的討論。

　　閱讀目錄：

　　1、實驗室離心機概述

　　2、實驗室離心機市場規模分析

　　3、下游客戶分析

　　4、競爭分析——進口品牌

　　5、本土品牌例舉

　　6、行業總結與破局探討

      1. 實驗室離心機概述

　　1.1. 工作原理

　　離心機是利用離心力，分離液體與固體顆粒或液體與液體的混合物中各組分的機械。離心機主要用于將懸浮液中的固體顆粒與液體分開，或將乳濁液中兩種密度不同，又互不相溶的液體分開(例如從牛奶中分離出奶油)；它也可用于排除濕固體中的液體，例如用洗衣機甩干濕衣服；特殊的超速管式分離機還可分離不同密度的氣體混合物；利用不同密度或粒度的固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點，有的沉降離心機還可對固體顆粒按密度或粒度進行分級。

　　離心機的工作原理基于離心力的作用。當離心機的轉子高速旋轉時，樣品中的顆粒在離心力的作用下向外移動。不同密度的顆粒由于受力不同，從而實現分離。

       離心力的大小由轉速和轉子半徑決定，通常表示為相對離心力(RCF)。

• 轉速（rpm ）：相對離心力和轉速之間具有正相關的對應關系

• 相對離心力（ relative centrifuge force）：相對離心力是指在離心力場中，作用于顆粒的離心力相對于地球重力的倍數。1g是指離心力是1倍重力加速度。

　　離心力和轉速的換算公式如下：

　　RCF：相對離心力（xg） R：離心半徑，單位cm

　    1.2. 離心機的組成

　　（1）、電機：電機是離心機產生旋轉的核心組件。但是國內缺乏高速電機的供應商。

　　（2）、轉子組件：驅動軸和轉子組成轉子組件。驅動軸為轉子組件提供支撐。轉子頭連接到電機上，電機上裝容器，以容納裝有待離心樣品的試管。它將電能轉化為機械能。兩個直徑不同的轉子可以具有相同的轉速。不同的半徑和角動量導致轉子加速度的差異。因此，相對離心力（rcf）被認為是公認的轉速標準單位。

　　轉子主要有兩種類型：

　　圖：角轉子和水平轉子的沉降原理

　　a）角轉子：這些轉子將試管與垂直方向保持14至40°的角度，使顆粒在徑向向外移動時短距離移動，并用于差速離心。因為沉積方向與離心力的方向相同，因此沉積以一定角度發生在管壁上。顆粒（沉積物團）與墻面碰撞后，沉淀在底座和墻面的角落。

　　圖：角轉子示意圖

　　b）水平轉子：這些轉子與離心管一起，在加速時擺動到水平位置，使顆粒移動到更遠的距離，從而更容易把上清液與沉淀物分離出來。這些類型的電機用于密度梯度離心。

　　圖：水平轉子示意圖

　　4、適配器：有多種類型的適配器，適配于不同形狀和容量的吊籃，如試管、血袋、多孔板、離心管、離心瓶等，都存放在轉子中，使樣品隨著轉子旋轉而旋轉。

 　  5、控制面板：它用于控制不同的參數，如溫度、轉速（rcf或rpm）等。

　　圖：控制面板

　　6、門鎖：當管子斷裂或離心機運行時出現其他問題時，閂鎖會保持蓋子關閉。

　　7、蓋子：只有當蓋子關閉并鎖定，離心機才會旋轉，以防止發生意外。

　　8、制冷系統：適用于處理溫度敏感的樣品，防止樣品在離心過程中因溫度升高而發生變性。

　　9、軟件系統：包括可編制程序功能（幾個-100個）、精準控制轉速、時間設定、啟動計時/預設轉速計時、脈沖離心功能、故障信息、數據記錄、操作權限等。

　　1.3. 離心機相關耗材

　　離心耗材包括多種容量離心管（1.5、2、5、15、25、50ml等）、試管、血袋、多孔板、離心瓶等，其中高速和超高速的離心耗材，對工藝要求高，對管的壁厚和材料有更高的要求，需要可承受更大的相對離心力、氣密性防泄漏、耐腐蝕等。

　　Eppendorf、Thermo均有通用常規的離心耗材，Herolab有定制非標的離心耗材。國內很多廠商均有常規離心耗材。因此國內的通用離心耗材市場比較卷，高端耗材尚可。Eppendorf的離心系列產品主要靠賣耗材盈利。

　　圖：離心耗材示意圖

　　1.4. 實驗室離心機的主要分類與應用

　　實驗室離心機是一種實驗室設備，用于根據密度分離流體、氣體或液體。分離是通過高速旋轉裝有物料的容器來實現的；離心力將較重的材料推到容器的外部。大多數學術、臨床和研究實驗室都使用該設備來純化細胞、病毒、蛋白質和核酸。有幾種類型的離心機，可以根據預期用途或轉子設計進行分類，從大型落地式離心機到微型離心機，有幾種類型可供研究人員使用。

　　依據相對離心力和轉速的大小，離心機可分為：

　　（1）低速離心機：轉速范圍：4000-8000rpm，離心力范圍：1000-10000g；主要用于分離粗粒子懸濁液。

　　（2）高速離心機：轉速范圍：10000-25000rpm，離心力范圍：50000g；主要用于分離乳狀液和細懸濁液。

　　（3）超速離心機：轉速范圍：50000-150000rpm，離心力范圍：≥505000g，主要用于分離超細微粒的懸濁液和高分子膠體懸浮液。

　　根據容量（微量、中等、大容量）、轉速（低速、高速、超高速）、溫控（冷凍）和用途的不同，實驗室離心機可以分為以下幾種主要類型：

　　1.4.1. 微型離心機（臺式）

　　適用于處理小體積樣品(2ml 或更少液體樣本），常用于分離細胞培養上清液、微量血清和DNA/RNA提取。

　　示例↑：Eppendorf 5425/5425 R 微量離心機，24 孔靜音微型離心機適配 0.2 至 5 mL Eppendorf 和PCR試管。

　　1.4.2. 多功能中通量離心機（臺式）

　　應用廣泛，可處理中等體積樣品，常用于細胞和組織樣品的分離。

　　示例↑：Eppendorf 5810/5810 R的3

　　L容量的高速離心機，適合中等到高通量實驗室，可使用離心管和工作板。

　　1.4.3. 高速（有臺式和落地式）離心機

　　高速離心機能達到的離心力在 10,000 ~30,000 rpm。

　　分子生物學實驗最常用的離心力范圍是 14,000  -20,000 × g，

　　病毒和細胞器的離心分離等應用需要高于 30,000 × g 的離心力，且越大越好。

　　高速離心機常用于快速分離細胞和亞細胞組分，超速離心機常用于細胞生物學、藥物發明、納米技術中如核酸、蛋白質、蛋白質復合物、囊泡和病毒分離的高性能應用。

　　高速離心對離心管品質有較高要求。蛋白、核糖體、細菌溶解產物、病毒等物質的離心分離以及質譜用樣品的制備，建議使用可耐受高離心力的離心管。

　　落地式離心機一般至少需要 1 平米的占地面積，主要用于高速或大容量離心。

　　1.4.4. 超高速離心機（一般為落地式）

　　轉速范圍：50000-150000rpm

　　真空系統：當轉速超過40000rpm時，空氣與轉頭之間的摩擦生熱成為嚴重的問題，因此，超速離心機添加了真空系統。

　　冷卻系統：必備。

　　對于空間有要求，一般是落地式。

　　1.4.5. 冷凍離心機（可選參數）

　　配備冷卻系統，適用于處理溫度敏感的樣品，防止樣品在離心過程中因溫度升高而發生變性。

　　一般作為可選參數出現，對于臺式離心機來說，制冷是可選項。對于超速離心機來說，制冷是必選項。

　　1.5. 區分工業離心機

　　工業離心機，是指生產規模級別的，通過離心力分離流體或顆粒。不同形式的離心機用于分離固體和液體，用于液體/液體分離和液體/液體/固體分離。

　　制藥行業通常使用四種類型的離心機:水平剝離器離心機、頂部卸料離心機、垂直剝離器離心機和反相過濾離心機。

　　生產規模離心法涉及原料藥和生物制品的生產。大多數生物產品是蛋白質或大分子。在生產過程中，它們會停留在水中的膠體分散體中。使用常規的過濾方法很難分離膠體顆粒。在這種情況下，使用離心分離方法。

　　工業離心機的常見供應商有：GEA、Alfa Laval阿法拉伐、Andeitz安德里茨。

　　1.6.離心機的發展歷史

　　離心機的產地國主要是德國和美國，其中德國的技術儲備和發展歷史最為悠久。

　　離心機的發展歷史可以追溯到18世紀，最初由英國軍事工程師發明了一種用于確定阻力的旋轉臂裝置。

　　1836年，德國發明了第一臺三足式離心機。

　　1878年，瑞典的Gustaf de Laval發明了第一臺乳脂分離機，轉速達到了3000r/min。

　　1924年，瑞典化學家Svedberg和Rinde制造了世界上第一臺具有光學系統的油渦輪超高速離心機，轉速達到了45000rpm。Svedberg改進后，使最高速度可達75000 r/min，并因此獲得了1926年的諾貝爾化學獎。

　　1934年，弗吉尼亞大學的Jesse Beams開始開發用于同位素分離的離心機（鈾-235的分離與濃縮是制造原子彈的關鍵技術）

　　1942年，Beams的研究生Edward Pickels創造了第一臺電動真空離心機，在1949年達到40000 r/min。

　　1950年瑞士的EWiedeman制作出了變頻電機直接驅動的離心機，

　　1956年，俄羅斯核武器計劃中，由戰俘物理學家Gernot Zippe任首席設計師，帶領60名俘獲的德國科學家開發了氣體離心機，該離心機被用于鈾-235的提純。（鈾-235的分離與濃縮是制造原子彈的關鍵技術）

　　1962年，德國公司Netheler & Hinz Medizintechnik（現稱Eppendorf）制造了第一架用于實驗室的微型離心機。

　　1949年——1969年——2013年，中國提出了用離心機分離同位素理論，并為國防科工委提供鈾分離離心機，突破了國外對我國離心機的封鎖，參與了研制中國的第一顆原子彈。（一直到2013年，中國自主研制的鈾濃縮離心機才實現工業化應用）

　　1976年，德國Hettich推出第一臺微處理器控制的離心機。

　　1970年代后期，美國Beckman公司推出了變頻電機直接驅動的超速離心機。

　　1993年，中國湖南湘儀總經理武育榮被公派到貝克曼美國總部工廠學習，回國后武育榮直接參與并指導離心機研發，此后湘儀離心機產品質量大幅提升。

　　1998年開始，行業進入收購整合階段

　　1998年，離心機公司德國Heraeus和美國SORVALL 合并，從而形成了全球最大的專業離心機公司美國Kendro儀器公司。2005年，Kendro被Thermo Electron（Thermo Fisher前身）收購。

　　2008年7月，Thermo Fisher繼續收購碳纖維離心機轉子的供應商FIBERLite。

　　2020年3月，德國Eppendorf公司宣布收購日本Koki集團（日立工機）的離心機業務Himac。Himac品牌的離心機在日本占有最大的市場份額

　　2022年，德國Hermle被OHAUS（奧豪斯）收購，這一舉措進一步鞏固了OHAUS在全球離心機領域的影響力。

　　2022年6月，萊比信（Labsun）收購了45年發展歷史的德國專業離心機企業Herolab。

　　2. 中國實驗室離心機的市場規模12億元

　　2.1. 2015-2023年海關數據分析——中國品牌占據中低端市場，高端產品匱乏

　　實驗室離心機對應海關的八位數字編碼為84211990，名稱為：“未列名離心機，包括離心干燥機”。

　　根據中國海關總署http://stats.customs.gov.cn披露的歷年數據，顯示如下：

　　海關編碼84211990的離心機，2023年進口總額20.37億元人民幣（注意，這個數據并不是實驗室離心機的市場規模，而是大于的關系），出口總額11.37億元人民幣，出口總額為進口總額的55.8%。但是進口數量相差較大，進口離心機臺數4.17萬臺，出口離心機49.04萬臺。出口的臺數是進口的11.75倍。進口單價均價為4.88萬元，出口單價均價為0.23萬元，進口單價是出口單價的21倍，可見出口產品還是以廉價產品為主，國產產品仍有較大的提升空間。

　　分析2023年的進口國家數據可以觀察到，德國是第一進口國（可見德國在離心機的技術積累上是全球領先），進口總金額高達9.72億元，占進口總額的48%。其次是美國，進口額4.24億元，占進口總額的21%。

　　分析2023年出口國家數據可以觀察到，出口的國家相對比較分散，俄羅斯是2023年的第一出口國，出口總金額為1.58億元，占出口總額的14%。俄羅斯占據出口榜首，可能是因為眾所周知的國際關系問題，歐美品牌無法賣入俄羅斯，因此促成了當前現狀（我們特意查閱了2019年的出口國家數據，俄羅斯不在出口前十名國家內）。且出口俄羅斯的平均單價較高，達到了1.5萬元/臺，遠超平均出口單價，說明俄羅斯對高端離心機需求更多，中國也有對應的產品可以提供。

　　綜上分析，在全球市場上來看，中國的離心機目前占據了低端廉價的市場，這個特點可能會與中國本土市場的趨勢保持一致，國內預計也是低端廉價產品居多，高端高價產品占比不高。但是俄羅斯的出口數據讓我們看到，在歐美品牌無法銷往俄羅斯后，中國離心機在俄羅斯的出口單價迅速抬升，（但尚未達到進口離心機單價均價），可見中國本土離心機的中端產品也有質量過硬的供應商，只是高端產品較為匱乏。

　　2.2 自下而上的市場規模調研數據：2023年中國實驗室離心機市場規模11.33億元

　　2.2.1 進口離心機銷售數據——草根調研

　　2.2.2. 2024年6月政府招標網公開數據——進口金額占比64%

　　2024年1-6月某網統計的政府招標數據顯示，總金額為6074.69萬元，其中進口金額3983.41萬元，進口金額占比64%。

　　2.2.3. 2023年中國實驗室離心機市場份額11.33億元

　　數據處理：

　　由上看計算出中國市場的總體進口離心機的金額為：1700+1500+2000+3000=8,200萬美元，在考慮Hettich，sigma、Hermle、日本久保田等，估計進口總量約為1億美元。

　　假設非政府招標的離心機市場里，進口金額占比也為64%。

　　那么中國2023年離心機市場規模，為：

　　1億美元/64%*7.25匯率=11.33億元人民幣，其中進口金額為7.25億元，國產金額為4.08億元。

　　2.3. BCC咨詢報告的數據

　　數據來源：Global Market for Centrifugation in Life Sciences Industry By BCC Publishing Staff

　　2.3.1. 2020年全球用于生命科學的離心機市場規模為32.59億美元

　　2020年全球用于生命科學的離心機市場規模為32.59億美元，但該數據無法當做“實驗室離心機市場規模”直接使用。

　　2.3.2 按離心機使用用途劃分的數據：全球實驗室市場規模14.78億美元

　　該報告的另一個統計口徑：

　　該報告提到的劃分標準和市場規模描述為：

　　1）實驗室離心機，用于根據密度分離流體、氣體或液體；離心力將較重的材料驅動到容器的外部。從學術研究到臨床研究的實驗室都使用離心法來純化細胞、亞細胞器、病毒、蛋白質和核酸。實驗室離心機可用于血樣分離、DNA/RNA 分離、細胞培養物分離和其他功能(研究病毒、蛋白質和聚合物)。它們用于樣本制備、藥物研發中的新藥開發以及外來粒子的評估。

　　實驗室規模的最終用途部分在 2020 年占據了生命科學中離心分離全球市場的最大份額(45.3%)，14.78億美元的收入。

　　2）生產規模離心分離包括通過離心力分離流體或顆粒的工業離心機。不同形式的離心機用于分離固體和液體，用于液體/液體分離和液體/液體/固體分離。制藥行業通常使用四種類型的離心機:水平剝離器離心機、頂部卸料離心機、垂直剝離器離心機和反相過濾離心機。生產規模離心法涉及原料藥和生物制品的生產。大多數生物產品是蛋白質或大分子。在生產過程中，它們會停留在水中的膠體分散體中。使用常規的過濾方法很難分離膠體顆粒。在這種情況下，使用離心分離方法。通過離心將胰島素與蛋白質物質的其他沉淀物分離。血細胞通過離心技術從血漿中分離出來。通過離心沉淀細菌細胞，從細菌培養基中分離細菌酶。使用離心法從橄欖油和魚肝油中分離出污物和水。

　　2020 年，生產規模最終用途部門在全球生命科學離心分離市場中占據最大市場份額(54.7%)，收入達 17.82 億美元。

　　由上述報告信息可知，2020年全球實驗室離心機市場規模14.78億美元。我們以此數據作為核對2.2數據的參考。

　　2.3.3 按國家區域劃分的市場規模數據：中國占全球市場9.2%

　　2020年分區域看市場規模，北美市場規模最大，其次是歐洲，第三是亞太區，占比23.6%。

　　亞太區市場涵蓋的主要國家包括印度、中國、日本和澳大利亞。除了這些國家之外，韓國、新西蘭、新加坡、越南、印度尼西亞和泰國是在預測期內市場份額將會很大的其他主要國家。

　　2020年，中國地區的生命科學離心機市場規模為2.99億美元，中國在亞太區的占比為39%，在全球占比為23.6%*39%=9.2%。

　　根據本報告2.3.2的數據，2020年實驗室離心機的全球市場規模為14.78億美元，中國占比9.2%，那么中國地區的實驗室離心機市場規模為1.36億美元，增速為8%（BCC預測），那么2023年中國實驗室離心機市場規模為12.42億元人民幣（匯率7.25）。

　　2.3.4 數據復核

　　本報告2.2草根調研數據結果，2023年中國實驗室離心機市場規模數據為11.33億元人民幣。

　　本報告2.3的BCC報告，2023年中國實驗室離心機市場規模為12.42億元人民幣。

　　兩者數據接近，可信度高，草根調研數據偏小的差額可能是數據估算造成。

　　3. 實驗室離心機的下游分析

　　我們把實驗室離心機下游客戶簡單分為三類：科研機構、醫療機構、工業客戶。

　　通過政府招標網數據進行分析，分析4-6月的政府招標網數據（未采用1-3月數據，因其采購金額大幅度小于4-6月，估計為春節假期原因導致，代表性不強）：

　　醫療機構的采購數量和金額都是最多的，一共采購213套，金額1782.72萬元，金額占比39%，單臺均價為8.37萬。采購金額第二高的是科研院所，占比32.36%，單臺均價最高，為13.92萬，說明科研機構有更高的付費意愿。

　　3.1 醫療機構——國產品牌主戰場，價格卷，自動化離心機是趨勢

　　醫院、疾控中心、血液中心等醫療衛生機構使用實驗室離心機進行血液分離、臨床診斷等。

　　在醫療機構臨床領域，普遍對轉速要求不高，但是對通量，效率和成本的要求特別嚴格。所以這部分市場基本上是國產品牌的天下，進口產品在醫院一般做一些中心實驗室的項目。

　　進口產品進入的醫院中心實驗室，一般會需要更強的自動化儀器，比如自動化離心機，要求高精度、堅固性和全天候可靠運行，這會是檢驗科流水線的剛需。在線離心機、在線冰箱是流水線中最貴的模塊。例如羅氏的Cobas 8100流水線系統，就是利用自動化離心機作為其中的一個環節，以提高整體的檢測效率。

　　德國Hettich提供四款（MIKRO 220 Robotic、ROTINA 380 、ROTANTA 460、SBS 300 ）標準化的自動化離心機，比如羅氏、賽默飛的自動化流水線都使用了的Hettich的ROTANTA 460；德國Herolab根據客戶需求提供定制化的自動離心模塊，主做服務高端客戶群體，曾為美天旎、Eurofins和Fraunhofer研究所（歐洲最大的應用科學研究機構）等客戶提供定制。

　　3.2 科研機構——付費意愿高，要求更高

　　高等院校、研究院所、研發中心等科研單位在生物、化學、生物化學、藥理學等多個學科領域使用實驗室離心機進行研究工作。我們通過2023年政府采購網披露的4-6月各單位采購離心機的統計數據中也可看到，科研機構采購的單臺均價最高，為13.92萬，說明科研機構對于高質量設備有更高的付費意愿。

　　3.3. 工業客戶——所涉行業多，會有特別的定制需求

　　工業企業客戶的采購數據不需要在政府招標網上公開，所以我們沒有太多數據可以參考。工業客戶的涉及領域包括新藥研發、材料科學、精細化工、食品加工、環境科學等，往往也會采購較貴的離心機。

　　生物技術行業：生物工程、生物制藥、遺傳工程等企業在生產和研發過程中使用實驗室離心機進行細胞、蛋白質等生物分子的分離和純化。

　　農業：農牧業研究機構使用實驗室離心機進行動植物樣本的分析和研究。

　　工業生產：化工、食品加工、石油化工等工業企業在產品質量控制和材料制備過程中使用實驗室離心機。

　　環保領域：環境保護機構使用實驗室離心機對環境樣本進行分析，如水質檢測、土壤分析等。

　　材料科學：在新材料研究和制備過程中，實驗室離心機用于分離和純化材料成分。

　　其他應用：包括法醫學、食品安全檢測、化妝品行業等，實驗室離心機在這些領域也有特定的應用。

　　工業客戶的特別需求——氮氣保護，是一種重要的安全措施，特別是在化工、制藥等行業，它有助于減少由于化學反應引起的風險和提高生產過程的安全性。能提供氮氣保護離心機的廠家比較少，只檢索到Sigma和Herolab的網站上提供此類產品的定制服務，Herolab可以查到德國拜耳和巴斯夫兩家案例客戶。

　　圖：Herolab的氮氣保護離心機

　　4.進口主流品牌和型號分析

　　全球市場上，Thermo Fisher Scientific Inc .，Beckman Coulter Inc .(Danaher Corporation)和Eppendorf AG，占70%以上的市場份額。在中國，也顯示出同樣的趨勢，2024年1-6月化工儀器網統計的政府招標數據顯示，進口總金額為3284萬元，占比64%，金額最大的是Beckman（1607.53萬元）、其次是ThermoFisher（1053.73萬元）和Eppendorf（952.92萬元），這三家在進口份額中占比高達91%。其他進口品牌還有Sigma、Merck、Himac(原日立，被收購后2024年開始由Eppendorf在中國銷售)、Herolab、Hittich、silfradent CGF等。

　　4.1. Beckman

　　離心機產品線如下：