呼吸機是用于輔助和控制患者呼吸的醫療裝備,一般分為有創和無創兩種。有創呼吸機一般用于重度呼吸衰竭患者的救治。《中國電子報》記者從4月8日召開的國務院聯防聯控機制新聞發布會上了解到,此次疫情發生以來,我國主要呼吸機生產企業在春節期間緊急復工,一直在全力生產供應。主要生產企業累計向全國供應各類呼吸機2.9萬余臺,其中向湖北供應近1.8萬臺,含有創呼吸機3000余臺。
△ 生產企業累計向全國供應各類呼吸機情況
近期,隨著國外疫情的蔓延,有創呼吸機成為最緊缺的醫療物資之一。為了給國際社會抗擊疫情提供力所能及的幫助,國務院聯防聯控機制一方面積極推動國內企業加快生產,提升產能,幫助解決整機和配套企業生產中出現的原料、用工等問題。另一方面,督促企業抓好質量管控,引導企業嚴格對照我國和出口國家的標準組織生產,保障產品質量。目前,我國呼吸機生產企業都在加班加點,千方百計為全球抗疫提供產品支持。據了解,目前向國外供應的符合我國和出口國標準的呼吸機達到近1.8萬臺,其中有創呼吸機達到4000余臺。后續,還將支持主要生產企業充分利用國際國內資源,積極協調加大關鍵零部件供應力度,幫助零部件和整機企業穩步增產擴產。
△ 生產企業累計向國外供應各類呼吸機情況
但是,在龐大的國際需求面前,我們的能力也是有限的,社會各界對中國的呼吸機生產能力要有清醒準確的認識。在關鍵零部件保障供應的情況下,我國有創呼吸機的周產能約2200臺,產能不足全球的1/5,想完全滿足全球疫情防控的需求是不現實的。
△全球各地區呼吸機產銷量占比
另外,有創呼吸機是高端醫療裝備,設計、生產和臨床驗證,都必須經國內外醫用安全和標準嚴格準入和認證,周期很長。主要零部件的供應有國內的,也有國外的,隨著疫情蔓延,零部件供應已經受到了一定的沖擊。因此,在疫情影響下,通過擴產轉產實現呼吸機大規模增產,短期看基本不可能,長期也有困難。
△ 第Ⅱ、Ⅲ類醫療器械產品注冊周期參考
下面,讓我們來具體看看MCU、傳感器、PCB等呼吸機核心零部件的生產和供應情況。
有創呼吸機屬植入人體維持生命第三類醫療器械,使用場景通常為高危急救病人被動式維持呼吸,內置渦輪或外接高壓氧氣,在頸部把氣管切開,插一根管進去,把呼吸機接到這根管上為病人提供通氣支持。無創呼吸機屬外用設備第二類醫療器械,使用場景通常為一般病人主動式輔助呼吸,不需要對身體進行創傷的呼吸機,使用一個面罩,經鼻進行通氣,對患者起到的是一個呼吸輔助作用。
全球知名外資呼吸機品牌主要有ResMed瑞思邁呼吸機(澳大利亞)、飛利浦偉康呼吸機(荷蘭)、Maquet邁柯唯呼吸機(瑞典)、德爾格Drager呼吸機(德國)、美國偉亞安Vyaire呼吸機(原品牌名“康爾福盛”)、美國美敦力旗下柯惠醫療Covidien呼吸機,美國Masimo。國內呼吸機企業主要有香港永勝醫療集團旗下和普樂、魚躍醫療、邁瑞醫療等。有創呼吸機和各類傳感器需要用到FPC(柔性電路板)以及FPCA(柔性電路組件)。有創呼吸機用FPC(柔性電路板)技術難點在于局部區域無磁、電子信號穩定、強抗電磁干撓等極限性能要求較高;傳感器類FPC難點在于高集成度、小空間3D折疊組裝、超輕薄化、電子信號穩定、強抗電磁干撓。目前,國內包括鉑聯科技在內的不少企業已經有非常成熟的解決方案,完全能夠滿足市場所需。
有創呼吸機包括治療呼吸機(生命支持)、急救和轉運用呼吸機、高頻呼吸機、家用呼吸機(生命支持),兼具無創與有創的連接方式,多在醫療機構使用和常規家用。無創呼吸機包括家用呼吸支持設備(非生命支持)、睡眠呼吸暫停治療設備,一般用于家庭。呼吸機質量優劣與使用效果,取決于控制芯片(MCU)處理能力與軟件算法技術決定,按供氣方式的來分,呼吸機的核心技術難度為低中高檔,MCU芯片性能的處理能力及關鍵算法決定了呼吸機質量的優劣,高檔呼吸機對芯片處理器能力及算法要求具有更高的性能,更好的穩定性和可靠性。呼吸機的生產產能主要決定于壓縮機與配套的硬件結構,也就是說機械部分,并非元器件相關的控制板。控制板的難點取決于軟件控制算法,這點國內廠家完全有能力解決。目前,控制板所需要的國內元器件完全可以滿足呼吸機大整機廠商的要求。
一般ICU病房使用的是有創呼吸機,典型企業如:邁瑞、宜安;康復治療一般使用為無創呼吸機,典型企業如魚躍醫療。有創呼吸機主要用于治療重度呼吸衰竭的無意識患者,無創呼吸機是針對有呼吸意識的呼吸衰竭高危患者。無創呼吸機主要用于重癥家監護病房、普通病房、家庭,治療輕中度呼吸衰竭患者;有創呼吸機一般用于重癥監護病房,治療重度呼吸衰竭患者。
呼吸機需要用到流量、壓力、氧濃度、溫濕度、二氧化碳等傳感器。我國呼吸機用傳感器典型企業主要有,流量傳感器:鄭州煒盛、美泰;壓力傳感器:全磊、敏芯;溫濕度傳感器:奧松、鄭州煒盛;二氧化碳傳感器:鄭州煒盛、攀騰。目前流量傳感器、壓力傳感器性能可以滿足整機需求,產能短時間不能滿足市場爆發需求,原材料備貨、產線升級都需要一定周期,預計兩個月到三個月會緩解。呼吸機需要精確地監測到人體的呼吸信號,把控呼吸的節奏、流量和壓力,通過軟件精準地控制風機加壓和減壓,配合患者一呼一吸的節拍,提供正壓通氣治療。對于有效性、安全性、舒適性及噪音大小等方面要求比較高,因而對硬件性能和軟件算法的要求更加嚴苛。
呼吸機的生產有很高的技術壁壘和門檻,沒有長期的技術積淀、驗證測試,以及豐富的臨床知識,短時間想生產出呼吸機相當困難。出于供應鏈安全、供應商的響應速度、服務能力以及成本等方面考慮,在同等條件下我們會選擇國內元器件企業進行配套。我們非常愿意配合國內供應商做一些共同的研發和創新,以實現本地化配套。國內元器件廠商應該進一步提升產品品質,降低生產成本,在生產秩序恢復正常時,能夠以高質量的產品參與國際市場競爭。呼吸機組成部件包括壓縮機、渦輪風機、傳感器、芯片、電路板、過濾器、閥門、顯示器件等,核心部件涉及渦輪風機、傳感器、芯片等,軟件、芯片是呼吸機大數據處理的關鍵。
△ 呼吸機拆解圖(來源:venteclife)
一臺呼吸機的零部件需要上百個,產業鏈遍及全球。產業鏈全球化,產能和效率受制約,即便對于專業的醫療設備制造商而言,生產一臺呼吸機也可能要花費多達40天的時間,所以對于跨界生產企業而言,保證其長時間穩定工作難度極大。相比于口罩、防護服等,呼吸機的技術要求較高,生產一臺呼吸機需要諸多零部件,結構復雜,有技術難度大,而且配套的軟件成本也較高,需要靠一點一滴的技術積累和應用驗證來提升產品質量,因為一旦出現問題影響和損失較大。另外,如果不是遇到重大疫情,呼吸機的日常需求量并不大,所以涉足該領域的企業不是很多。
目前,呼吸機生產的核心元器件供應大多來自德國、意大利、美國等國家,國內雖然也有企業生產,但性能與海外產品存在差異。硬件方面,一臺好的呼吸機應具有反應靈敏、噪音小、氣流穩定、維修率低、壽命長等優點,渦輪風機(馬達)是呼吸機的心臟,馬達的好壞直接影響呼吸機的品質,另外呼吸機的傳感器和控制系統也關乎呼吸機的同步性,影響使用的舒適度,這方面國內的產品在傳感器精度、風機噪音控制、穩定性等方面還存在一些差距;軟件方面,軟件和算法,呼吸機尤其是全自動呼吸機使用過程中所有的切換和控制都是由軟件算法完成的,呼吸機算法是建立在大量的數據采集和測試的基礎上,國內在軟件算法方面與進口品牌還存在一定差距。