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IVD儀器和試劑的區別

時間:2023-07-05- 來源:IVD研究社











IVD儀器和試劑,研發差異

12個角度,探究兩者區別:底層技術學科、技術方向、產業鏈結構、原材料和零部件、研發架構、產品分類、產品構成和形態、生產工藝、技術平臺、性能指標、監管法規、上市周期。



底層學科差異


儀器偏工科,試劑偏理科。根據《中華人民共和國學科分類與代碼簡表(國家標準GBT_13745-2009) 》,國家共設62個一級學科、676個二級學科或學科群、2382個三級學科。儀器研發,總體需要工學人才。試劑研發,總體需要理學人才。下圖所列,是IVD研發涉及的一級學科。


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具體到二級學科專業:


儀器研發,主要涉及:電子技術、計算機技術、傳感器技術、信號處理技術、機械制造與自動化、光學工程、自動控制、流體力學、自動化、軟件工程、生物醫學工程、統計學、材料學、通信工程、精密儀器、管理科學、機電工程、工業設計等專業。


試劑研發,主要涉及:細胞生物學、病毒學、基因工程學、發酵工程學、免疫學、分子生物學、臨床檢驗學、微生物學、生物化學、血液學、基因組學、植物學、藥學、酶學、生物信息學、有機化學和材料學、遺傳學等專業。



技術方向差異



基于底層學科,進一步延展至技術方向。左側為儀器研發技術方向,這些方向進一步發展,就是各類的工程師了。比如,機械工程師、電子工程師等。右側為試劑研發技術方向,進一步延伸就是試劑系列,或IVD的細分賽道。在實際中,會比下圖列舉更復雜。


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產業鏈結構差異



講起產業鏈,就要復雜一些了。產業鏈,其實是和第4點:原材料和零部件,聯系在一起的。我們站在中游:生產企業,去看上游及其上游:生物原料和儀器元件,還有下游:檢測服務,與終端用戶緊密相連。講產業鏈,得追溯至自然資源層面,就是最原始的資源。畫此簡圖的意義,在于了解IVD儀器和試劑的差異,以及從最原始物質到醫院醫療機構使用的產品,期間經歷了幾百道工序流程,涉及幾十上百萬家企業參與,這流程是非常漫長的。


零部件和原材料的采購,會受更上游行業的影響,只不過價格和供應的傳導機制,也是比較漫長而已。下圖其實也可以命名為,IVD原材料供應鏈系統。從系統視角,去探查IVD產品的來由。也是想說明一件事:IVD研發,是一件非常復雜的系統工程,所涉環節、流程、人員非常多,任一單一子系統會影響整體系統功能,但并非都是決定性的。


(請橫屏觀看↓)
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原材料差異


(1)IVD儀器零部件:


  • 機械零部件:①直線運動零件(無油襯套、手動位移臺、直線導軌、拖鏈、軸承、關節軸承、直線電機、滾珠絲杠、支座組件),②傳動零件(聯軸器、同步帶、同步輪、平皮帶、圓皮帶、滾輪、齒輪、齒條、鏈輪、鏈條、萬向節和同步帶壓塊),③氣動元件(氣源處理元件、真空發生器、真空壓力開關、氣動接頭、調速閥類、氣缸、控制閥、真空吸盤、氣管軟管),④鋁型材及配件(鋁合金型材及配件),⑤工業框體結構部件(手輪、拉手、鎖、滑軌、門部件、手柄、腳杯、鉸鏈、腳輪、把手等,⑥機械加工件(連接塊、檢驗具、轉軸、導向軸、固定環、標準治具、支柱、底座、導向軸支座、定位零件、導向零件、懸臂銷、鉸鏈銷等),⑦機械標準零件(彈簧、氮氣彈簧、密封圈、磁鐵、螺絲、螺帽、墊圈、軸環等),⑧其他(工業用材料、檢測用零件)。

  • 電子元器件:電阻、電容、電感、電位器、電子管、散熱器、機電元件、連接器、半導體分立器件、電聲器件、激光器件、電子顯示器件、光電器件、傳感器、電源、開關、微特電機、電子變壓器、繼電器、印制電路板、集成電路、各類電路、壓電、晶體、陶瓷磁性材料、印刷電路用基材基板、電子功能工藝專用材料、電子膠(帶)制品、電子化學材料及部品等,計算機芯片、存儲芯片、電源芯片等。

  • 電氣元件:斷路器、交流接觸器、中間繼電器、指示燈、接觸器、熱繼電器、轉換開關和行程開關、熔斷器、按鈕、指示燈、端子、節點、萬能轉換開關、行程開關等、線束等。


  • 光學元件:激光器、濾光片、物鏡、透鏡、凹面平像場光柵、光電探測器、鞘流池、玻璃比色杯、棱鏡、反射鏡、LED、氙燈、聚光鏡等。

  • 流體零部件:采樣針、穿刺針、清洗針、攪拌針、加熱針,柱塞泵、注射泵、移液泵、無閥泵,電磁閥、分血閥、旋轉閥、夾管閥、高壓閥,冷凝器、散熱器,卡環管、軟管、翻邊管、硬管、快插接頭、單向閥、過濾器、平底接頭、螺紋墊片、卡箍等。


(2)IVD試劑原材料:

(以下資料,來源于《中國體外診斷產業發展藍皮書2019-2020年卷》)


①按照反應體系分類

  • 核心原料體系:診斷酶、輔酶、抗原、抗體、引物、探針等

  • 信號體系:膠體金、酶底物系統、熒光/發光物質等

  • 反應載體系統:NC膜、酶標板、磁珠、微球等
  • 反應環境體系:生物活性材料、精細化學原料,如牛血清白蛋白、阻斷劑、緩沖鹽

②按應用領域分類

  • 生化診斷原料:酶(乳酸脫氫酶、肌酐酶、膽固醇氧化酶、酮氨氧化酶等59個品種),輔酶(NAD、NADH、NADP、NADPH、CoA、Thio-NAD等20種),底物(Glupa-C、Gal-G2-GNP、EPS、CNP-AFU等9種)、抗原抗體(C反應蛋白多抗、肌紅蛋白多抗、D-二聚體單抗等常用30多種),膠乳等

  • 免疫診斷原料:核心是抗原抗體(感染類、心肌標志物類、腫瘤標志物類、激素類、自免抗原等),堿性磷酸酶、辣根過氧化酶,發光底物(APS-5、AMPPD、魯米諾等),微球

  • 分子診斷原料:前處理酶(蛋白酶K),核心酶原料(Taq DNA聚合酶、逆轉錄酶、UDG酶等100多種),PCR、RT-PCR預混液,dNTP等5種脫氧核糖核苷酸,NGS原料(T4連接酶、Klenow片段、Tn5轉座酶等10余種),探針引物,磁珠

  • 凝血診斷原料:S2238、凝血因子、巴曲酶等常用30多種

  • 生物傳感器酶:葡萄糖氧化酶、葡萄糖脫氫酶、尿酸酶等19種,底物(乳酸、膽堿等)




產品分類差異



IVD儀器和試劑的分類,是有很大差異的。IVD儀器分類,是根據《醫療器械分類目錄(2017年第104號)》。而試劑分類,則是根據《體外診斷試劑分類規則2021年第129號》。根據試劑分類規則,試劑按個人風險或公共健康管理風險,可分成三類。第三類等級最高。另外,今年3月,國家藥監局官網發布,《體外診斷試劑分類目錄(修訂草案)》(征求意見稿)。該草案所展示的試劑分類達2045種。其中,Ⅲ類試劑402種,占比19.66%;Ⅱ類試劑759種,占比37.11%;I類試劑885種,占比43.27%。


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產品構成和形態差異



IVD儀器和試劑的構造和組成,大概分成以下部分。儀器屬于固體,設計、生產、組裝環境要考慮,溫濕度、潔凈度、照度、輻射、防靜電、振動、電磁干擾等因素。運輸過程,需要使用硬質木箱包裝,長拖車進行運輸,保證無損。IVD儀器重量,少則幾十KG,多則幾百上千KG。涉及的元器件、零部件,也達幾千上萬個,邁瑞太行流水線有6萬個。試劑屬于液體,需要瓶瓶罐罐盛放,也有保質期和溫度要求。運輸過程,要用到冷藏冷鏈車。生產廠房要符合生產質量規范,潔凈無菌、防止靜電等等。生產試劑用的工藝用水一般為純化水,需要經過過濾裝置過濾。



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研發架構差異



IVD儀器和試劑研發,一般來說分屬兩個研發中心,由兩位總監分管。這里借用亞輝龍的研發架構,說明問題。儀器研發中心,負責體外診斷儀器的研發、技術轉換及臨床試驗,下設硬件、軟件、機械、系統、設計轉換及臨床試驗等部門。試劑研發中心,負責體外診斷試劑的研發、技術轉換及臨床試驗,下設化學發光研發部、POCT 試劑研發部、蛋白質工程部、試劑設計轉換部、測試驗證部、平臺預研組、質控與標準化部、項目管理組等部門。


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技術平臺差異



對于技術平,一般的企業會分成三類。試劑、儀器和原料。有些企業,會將技術平臺分成試劑儀器原料。有些會當成產品平臺對待。在這個技術平臺上,可以開發儀器、試劑。具體如何定義,各家企業都不同。得看企業內部定義后,才更加清晰。下圖只是隨機列舉四家企業的技術平臺,可以相互比較看看。


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性能指標差異



IVD儀器和試劑的性能指標。儀器性能指標,主要有三類:分析性能指標、電氣安全指標、電磁兼容指標。試劑性能指標,主要有兩類:分析性能指標、臨床性能指標。


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生產工藝差異


(1)IVD儀器生產流程


一般會經歷,生產領料,對儀器元件、零部件等物料,進行質量檢查。然后進行組件裝配,機架安裝、布線、布管,再進行整機組裝。組裝完成后,對儀器功能進行檢查調試,再對儀器進行整機測試、性能測試、老化測試等等。測試通過后,進行外殼安裝、整機檢查,全部合格后打包入庫,等待出貨。


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(上圖來源:嘉興凱實招股書)


(2)試劑生產流程

(以下資料來源:2022體外診斷科技創新發展報告)


  • 生化試劑生產

    生化試劑的生產,包括各種工作溶液的配置、分裝及包裝等步驟,并通過產品的半成品檢驗和成品檢驗兩個質控過程,保證期質量符合規定。


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  • 酶聯免疫試劑生產

    生產流程包括,各種工作溶液的配置、包被酶標板反應板、分裝及包裝等步驟。并通過半成品和成品檢驗兩個質控過程,來保證其質量符合規定。

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  • 化學發光試劑生產

化學發光試劑生產,包括包被反應板、標記物制備、各種溶液的配置、凍干、分包裝等步驟,并通過產品的半成品檢驗和成品檢驗兩個質控過程,來保證其質量符合規定。


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監管法規差異


總的來說,IVD儀器和試劑,都要受到國務院、國家市場總局、國家藥監局等部門的法規、條例、制度等約束。主要有:《醫療器械監督管理條例 》《醫療器械生產監督管理辦法》《醫療器械注冊與備案管理辦法》《醫療器械經營管理辦法》《醫療器械分類規則》《醫療器械分類目錄》《醫療器械說明書和標簽管理規定》等。


但是,試劑比較特殊。其還將受到《體外診斷試劑注冊與備案管理辦法》《體外診斷試劑分類規則》的約束。這是試劑相較于其他醫療器械而言,單獨的法規標準。其他醫療器械都屬于固體,或者說是有源設備,它們之間監管的規則比較通用。而試劑屬于液體,有兩類檢測試劑,用于血源篩查的體外診斷試劑、采用放射性核素標記的體外診斷試劑,甚至還按照藥品的等級管理。



上市周期差異



一、二、三類,是根據產品風險等級劃分,一類、二類到省藥監局備案注冊,三類到國家藥監局(NMPA),醫療器械技術審評中心(CMDE)注冊,即審評六部。這是《醫療器械監督管理條例》規定的。


儀器,三類至少3年,二類2年左右,一類1年左右。儀器上市周期,因產品和項目復雜程度,差異較大。若是大公司,前期有成熟產品線、技術平臺和研發團隊,研發推進會快一些。消耗時間較多的,是注冊階段。型檢、整改、發補等,會來回折騰。


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試劑,三類3~5年,二類2~3年,一類1年左右。而試劑上市周期,最消耗時間的,則是型檢和臨床。型檢一般由注冊部門負責。IVD大型企業,有自檢資質的,可以自主進行。這是2021年10月發布的政策,資質由國家局、省局認可。


三類試劑,有些送到北京檢驗所,依托第三方驗證。需將儀器和試劑打包送檢。那三類試劑臨床試驗,一般也需要8-10個月,至少需要入組上千個病例。像一些小眾的疾病,若一家醫院病例不夠,還需要反復協調,和更多醫院增加入組。當然,也有捷徑。國家藥監局,制定了創新醫療器械特別審批程序,為一些技術創新性產品、急需上市產品,開通了綠色通道,極大縮短了上市周期。比如,近幾年的新冠檢測儀器和試劑,屬于三類,按常規上市周期,至少3年。


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來源:IVD研究社

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