「卡脖子」的國產呼吸機:核心部件仍靠進口!

2020-12-16 製造雲

來源:電子工程專輯公眾號

(本文經授權轉載)

受行業自身體量和疫情影響,面對全球急劇增長的需求,一時間,呼吸機供不應求。急缺呼吸機的國家紛紛把目光投向中國。

「中國呼吸機」接到多國政府訂單

截至3月31日,我國批准上市的呼吸機共有126個品種,其中,按照第三類醫療器械管理的95個,按照第二類醫療器械管理的31個。據市場人士介紹,有創呼吸機市場以進口品牌為主,國產有創呼吸機起步較晚,但是近些年來發展比較迅猛,能夠佔到發展中國家呼吸機市場份額的30%—40%。無創呼吸機市場與有創相比,生產工藝及要求相對較低,所以國產品牌幾乎可以與國外品牌分庭抗禮,佔到全國市場40%(含家用)。

天眼查專業版數據顯示,截至目前,我國呼吸機企業共有1,002家。2020年2月1日-4月2日,我國共新增12家呼吸機企業,與2019年同期相比增長100%。從地域分布來看,廣東省的呼吸機企業最多,有582家,佔比超58%,其次為河北省和江蘇省。從企業註冊資本來看,既有註冊資本高達3600萬美元的大型企業,也有註冊資本僅為1萬元的小型企業。

根據天眼查及國家藥品監督管理局數據,國內擁有呼吸機註冊證的企業有36家,其中有24家企業的經營範圍含「進出口」,佔比近70%。另據工信部數據顯示,目前我國有創呼吸機生產企業共有21家,其中8家的主要產品取得了歐盟強制性CE認證。

數據顯示,有諸多上市公司在從事呼吸機業務,其中規模較大的有魚躍醫療、航天長峰、中鼎股份、復星醫藥、邁瑞醫療、深科技等。

國產呼吸機巨頭邁瑞醫療表示,海外的呼吸機需求紛至沓來,「需求多到沒法接」,現有訂單已排至6月。去年同期,邁瑞一個月只能生產五六百臺呼吸機,目前邁瑞呼吸機的產能已經提高到同期的五倍,並且還在想法設法繼續提升。

魚躍醫療公開表示,公司產能已經滿負荷生產,訂單排到了5月中旬。誼安醫療接收到來自義大利、英國、俄羅斯、塞爾維亞、烏克蘭、蒙古等35個國家和地區的呼吸機緊急採購項目。

但值得一提的是,不斷增長的需求,紛至沓來的訂單,對國產呼吸機廠商來說,也是一場戰鬥。

4月8日下午的國務院聯防聯控機制新聞發布會上,工業和信息化部新聞發言人、運行監測協調局局長黃利斌表示,受到全球化的核心零部件供應不足的制約,我國有創呼吸機的周產能約2200臺,產能不足全球五分之一,即使在關鍵零部件保障供應的情況下,想完全滿足全球疫情防控需要,也是不太現實的。

那麼,我國呼吸機生產到底有哪些難點和痛點?

我國呼吸機核心零部件仍靠進口

一臺呼吸機相當於一個精密的氣體輸送工控系統,有上千個零部件。其中大部分已實現國產,但我國在核心零部件方面與國際水平尚有明顯差距。

由於醫用呼吸機對精密性要求高,任何一個零部件出問題,整個機器可能就無法正常運轉,當前國產呼吸機在壓縮機、晶片、傳感器、電磁閥、氧氣源等核心零部件上仍嚴重依賴分布在世界各地的國際供應商。

例如,魚躍醫療的晶片來自德國等國家,誼安醫療呼吸機的渦輪均為瑞士進口,普博科技呼吸機的傳感器來自英美,安保科技至少30%的呼吸機原材料依賴進口。

呼吸機零部件拆解圖(來源:venteclife)

1、壓縮機

壓縮機是幫助患者通氣的關鍵部件,無創呼吸機多使用渦輪式呼吸機,有創呼吸機多使用空氣壓縮機。

當前,多家呼吸機生產商選擇的壓縮機供應商有美國託馬斯(Thomas)、美國格南登福(Gardner Denver)、瑞士Micronel、德國EBM和臺灣地區臺達等。

2、晶片與傳感器

晶片和傳感器在呼吸設備中扮演著重要角色。

不同類型的傳感器可用於幫助控制壓力、氣流、溫度和溼度,以及提供平滑的電機控制輸出。晶片是整個電路系統的「心臟」,負責根據採集的傳感器數據,實時調整風機,保證產生合適的正向氣壓。

CPU方面,主要供應商包括:美國的英特爾(Intel)、德州儀器(TI)、德爾格(Drager)、微芯半導體(Microchip)、賽普拉斯(Cypress)、亞德諾半導體(ADI)、飛思卡爾(Freescale);荷蘭的恩智浦(NXP);瑞士的意法半導體(ST);德國的英飛凌(Infineon);日本的瑞薩電子、SMC;中國的安陸科技。

3月31日,英特爾成都接到由總部分配來的一筆緊急訂單,2.5萬顆BDW系列CPU,全部用於呼吸機。截至4月9日,英特爾成都已累計為呼吸機生產2萬顆CPU。另外我們還從網上看到了全球呼吸機龍頭德爾格的呼吸機CPU主板的銷售信息。

MCU/MPU方面,知名電子元器件分銷商貿澤電子在其官網上,為不同的呼吸機方案推薦了1400多顆來自不同供應商的MCU/MPU型號,供應商包括美國德州儀器、美國微芯、荷蘭恩智浦、日本瑞薩電子、德國英飛凌、瑞士意法半導體、美國賽普拉斯、美國亞德諾半導體等。

FPGA方面,據英特爾公司市場營銷集團副總裁兼中國區總經理王銳介紹,很多呼吸機均搭載了英特爾的FPGA加速器。國產FPGA廠商安路科技亦提出了一種正壓呼吸機的系統控制方案,推薦用其集成了FPGA、ADC和Flash的SoC晶片作為主控。

安路科技設計的正壓呼吸機方案

傳感器方面供應商包括:美國的霍尼韋爾Honeywell、泰科TE、飛思卡爾Freescale;日本的SMC;荷蘭的恩智浦(NXP);瑞士的意法半導體(ST);中國的漢威科技子公司煒盛傳感。

其中,美國霍尼韋爾(Honeywell)是核心供應商之一。它提供的傳感器產品包括壓力傳感器、氣流傳感器、熱敏電阻傳感組件、溫度探測器、溼度傳感器、霍爾效應磁傳感器集成電路等。

霍尼韋爾在中國的21家傳感器工廠在2月中下旬已經全面復工。

霍尼韋爾傳感器在呼吸機中的應用

日本SMC公司是世界三大氣動元件生產商之一,它提供的壓力傳感器等器件頗受呼吸機生產商的認可。

飛思卡爾、恩智浦和意法半導體不僅提供MCU/MPU,也提供有多種類型的傳感器,以供開發先進的呼吸機。漢威科技子公司煒盛傳感主要為呼吸機提供微流量傳感器。

3、電磁閥

電磁閥是呼吸機氧氣源的開關閥門,作用同樣舉足輕重。其工作原理和繼電器有些相似,但性能要求通常高於一般機械設備。

這一配件的代表廠商有美國MAC、義大利康茂勝(Camozzi)等,他們在自動化、流體力學等領域深耕多年,牢牢把控著相關供應渠道。

技術難度大

看似簡單的呼吸機,其實技術含量相當高。有創呼吸機屬於最高級別的三類醫療器械,想臨時進入這一市場幾乎不可能,因為技術門檻高,認證周期長。

據業內人士介紹,現代醫用呼吸機早已不是簡單向病患肺部通氧氣的壓力罐,它會根據患者的病情、生命體徵、血氧飽和度等指標,通過肺動力學參數隨時調整氧氣的供應量,並依靠伺服反饋控制系統,利用優化算法保持供氧頻率與患者呼吸同步。

這套複雜系統對穩定性的要求也很高,無論是壓力驅動系統、患者迴路、過濾器還是閥門,任何零部件發生故障,呼吸機都可能失靈,進而危及患者生命。

為應對斷電等突發情況,呼吸機還需要獨立的備用動力源。倉促進入這個行業的企業不但需要時間來改造生產線等「硬體」,而且還需要掌握核心算法等維繫患者生命的「軟體」,後者恐怕更不是短時間就能摸索出來的。

因此,目前轉產呼吸機的車企,基本上是「1幫1」的模式,即一家車企和一家醫療器械廠家聯合生產,前者負責器件替代、生產組裝,後者負責專業技術支持。

這種「1幫1」的模式本應該很高效,但實際上,由於有創與無創呼吸機是兩個不同的應用領域,兩者也不會形成競爭關係,所以全球大大小小的呼吸機品牌有二十多家,但不同細分市場裡的玩家其實都很有限。

這也是為何疫情中呼吸機需求大增,但企業供應卻很難跟上的原因之一,也是「1幫1」的模式暫時效果不太明顯的原因之一。

疫情能否加速國產化替代進程?

全球疫情暴發後,生產呼吸機元器件的供應商,也面臨全球需求的井噴。這對上遊供應商的生產能力、供應鏈和生產周期都帶來挑戰。

如果這些進口器件都能實現國產替代,是否可以避免出現目前產量受限的情況?

據了解,面對境外廠家可能面臨的國際物流減少、工廠因疫情停產等不確定因素,國內呼吸機廠商近期已在尋找國產替代廠家。

南京一家生產呼吸機的醫療設備公司相關負責人表示:「我們也嘗試使用替代物料,但呼吸機對設備長期使用的可靠性、安全性有嚴格要求,所以只有解決源頭供應商的物料配給,才能保質保量的提升產能。」

轉載來源:本文轉載自電子工程專輯公眾號。

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