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MCU、传感器、PCB……一文读懂呼吸机核心部件供应链

中国电子报 2020-04-23 581次浏览 0条评论

呼吸机市场

呼吸机是用于辅助和控制患者呼吸的医疗装备，一般分为有创和无创两种

呼吸机是用于辅助和控制患者呼吸的医疗装备，一般分为有创和无创两种。有创呼吸机一般用于重度呼吸衰竭患者的救治。《中国电子报》记者从4月8日召开的国务院联防联控机制新闻发布会上了解到，此次疫情发生以来，我国主要呼吸机生产企业在春节期间紧急复工，一直在全力生产供应。主要生产企业累计向全国供应各类呼吸机2.9万余台，其中向湖北供应近1.8万台，含有创呼吸机3000余台。

△ 生产企业累计向全国供应各类呼吸机情况

近期，随着国外疫情的蔓延，有创呼吸机成为最紧缺的医疗物资之一。为了给国际社会抗击疫情提供力所能及的帮助，国务院联防联控机制一方面积极推动国内企业加快生产，提升产能，帮助解决整机和配套企业生产中出现的原料、用工等问题。另一方面，督促企业抓好质量管控，引导企业严格对照我国和出口国家的标准组织生产，保障产品质量。目前，我国呼吸机生产企业都在加班加点，千方百计为全球抗疫提供产品支持。据了解，目前向国外供应的符合我国和出口国标准的呼吸机达到近1.8万台，其中有创呼吸机达到4000余台。后续，还将支持主要生产企业充分利用国际国内资源，积极协调加大关键零部件供应力度，帮助零部件和整机企业稳步增产扩产。

△生产企业累计向国外供应各类呼吸机情况

但是，在庞大的国际需求面前，我们的能力也是有限的，社会各界对中国的呼吸机生产能力要有清醒准确的认识。在关键零部件保障供应的情况下，我国有创呼吸机的周产能约2200台，产能不足全球的1/5，想完全满足全球疫情防控的需求是不现实的。

△全球各地区呼吸机产销量占比

另外，有创呼吸机是高端医疗装备，设计、生产和临床验证，都必须经国内外医用安全和标准严格准入和认证，周期很长。主要零部件的供应有国内的，也有国外的，随着疫情蔓延，零部件供应已经受到了一定的冲击。因此，在疫情影响下，通过扩产转产实现呼吸机大规模增产，短期看基本不可能，长期也有困难。

△ 第Ⅱ、Ⅲ类医疗器械产品注册周期参考

下面，让我们来具体看看MCU、传感器、PCB等呼吸机核心零部件的生产和供应情况。

有创呼吸机属植入人体维持生命第三类医疗器械，使用场景通常为高危急救病人被动式维持呼吸，内置涡轮或外接高压氧气，在颈部把气管切开，插一根管进去，把呼吸机接到这根管上为病人提供通气支持。无创呼吸机属外用设备第二类医疗器械，使用场景通常为一般病人主动式辅助呼吸，不需要对身体进行创伤的呼吸机，使用一个面罩，经鼻进行通气，对患者起到的是一个呼吸辅助作用。

△ 呼吸机分类情况

全球知名外资呼吸机品牌主要有ResMed瑞思迈呼吸机（澳大利亚）、飞利浦伟康呼吸机（荷兰）、Maquet迈柯唯呼吸机（瑞典）、德尔格Drager呼吸机（德国）、美国伟亚安Vyaire呼吸机（原品牌名“康尔福盛”）、美国美敦力旗下柯惠医疗Covidien呼吸机，美国Masimo。国内呼吸机企业主要有香港永胜医疗集团旗下和普乐、鱼跃医疗、迈瑞医疗等。

△全球知名呼吸机品牌

有创呼吸机和各类传感器需要用到FPC（柔性电路板）以及FPCA（柔性电路组件）。有创呼吸机用FPC（柔性电路板）技术难点在于局部区域无磁、电子信号稳定、强抗电磁干挠等极限性能要求较高；传感器类FPC难点在于高集成度、小空间3D折叠组装、超轻薄化、电子信号稳定、强抗电磁干挠。目前，国内包括铂联科技在内的不少企业已经有非常成熟的解决方案，完全能够满足市场所需。

有创呼吸机包括治疗呼吸机（生命支持）、急救和转运用呼吸机、高频呼吸机、家用呼吸机（生命支持），兼具无创与有创的连接方式，多在医疗机构使用和常规家用。无创呼吸机包括家用呼吸支持设备（非生命支持）、睡眠呼吸暂停治疗设备，一般用于家庭。

△ 各类呼吸机产品及使用场景

呼吸机质量优劣与使用效果，取决于控制芯片（MCU）处理能力与软件算法技术决定，按供气方式的来分，呼吸机的核心技术难度为低中高档，MCU芯片性能的处理能力及关键算法决定了呼吸机质量的优劣，高档呼吸机对芯片处理器能力及算法要求具有更高的性能，更好的稳定性和可靠性。

△ 呼吸机技术比较

呼吸机的生产产能主要决定于压缩机与配套的硬件结构，也就是说机械部分，并非元器件相关的控制板。控制板的难点取决于软件控制算法，这点国内厂家完全有能力解决。目前，控制板所需要的国内元器件完全可以满足呼吸机大整机厂商的要求。

一般ICU病房使用的是有创呼吸机，典型企业如：迈瑞、宜安；康复治疗一般使用为无创呼吸机，典型企业如鱼跃医疗。有创呼吸机主要用于治疗重度呼吸衰竭的无意识患者，无创呼吸机是针对有呼吸意识的呼吸衰竭高危患者。无创呼吸机主要用于重症家监护病房、普通病房、家庭，治疗轻中度呼吸衰竭患者；有创呼吸机一般用于重症监护病房，治疗重度呼吸衰竭患者。

△ 呼吸机工作原理示意图

呼吸机需要用到流量、压力、氧浓度、温湿度、二氧化碳等传感器。我国呼吸机用传感器典型企业主要有，流量传感器:郑州炜盛、美泰；压力传感器:全磊、敏芯；温湿度传感器：奥松、郑州炜盛；二氧化碳传感器：郑州炜盛、攀腾。

目前流量传感器、压力传感器性能可以满足整机需求，产能短时间不能满足市场爆发需求，原材料备货、产线升级都需要一定周期，预计两个月到三个月会缓解。

呼吸机需要精确地监测到人体的呼吸信号，把控呼吸的节奏、流量和压力，通过软件精准地控制风机加压和减压，配合患者一呼一吸的节拍，提供正压通气治疗。对于有效性、安全性、舒适性及噪音大小等方面要求比较高，因而对硬件性能和软件算法的要求更加严苛。

△ 呼吸机产业链

呼吸机的生产有很高的技术壁垒和门槛，没有长期的技术积淀、验证测试，以及丰富的临床知识，短时间想生产出呼吸机相当困难。

出于供应链安全、供应商的响应速度、服务能力以及成本等方面考虑，在同等条件下我们会选择国内元器件企业进行配套。我们非常愿意配合国内供应商做一些共同的研发和创新，以实现本地化配套。国内元器件厂商应该进一步提升产品品质，降低生产成本，在生产秩序恢复正常时，能够以高质量的产品参与国际市场竞争。

呼吸机组成部件包括压缩机、涡轮风机、传感器、芯片、电路板、过滤器、阀门、显示器件等，核心部件涉及涡轮风机、传感器、芯片等，软件、芯片是呼吸机大数据处理的关键。

△ 呼吸机拆解图（来源：venteclife）

一台呼吸机的零部件需要上百个，产业链遍及全球。产业链全球化，产能和效率受制约，即便对于专业的医疗设备制造商而言，生产一台呼吸机也可能要花费多达40天的时间，所以对于跨界生产企业而言，保证其长时间稳定工作难度极大。

相比于口罩、防护服等，呼吸机的技术要求较高，生产一台呼吸机需要诸多零部件，结构复杂，有技术难度大，而且配套的软件成本也较高，需要靠一点一滴的技术积累和应用验证来提升产品质量，因为一旦出现问题影响和损失较大。另外，如果不是遇到重大疫情，呼吸机的日常需求量并不大，所以涉足该领域的企业不是很多。

目前，呼吸机生产的核心元器件供应大多来自德国、意大利、美国等国家，国内虽然也有企业生产，但性能与海外产品存在差异。硬件方面，一台好的呼吸机应具有反应灵敏、噪音小、气流稳定、维修率低、寿命长等优点，涡轮风机（马达）是呼吸机的心脏，马达的好坏直接影响呼吸机的品质，另外呼吸机的传感器和控制系统也关乎呼吸机的同步性，影响使用的舒适度，这方面国内的产品在传感器精度、风机噪音控制、稳定性等方面还存在一些差距；软件方面，软件和算法，呼吸机尤其是全自动呼吸机使用过程中所有的切换和控制都是由软件算法完成的，呼吸机算法是建立在大量的数据采集和测试的基础上，国内在软件算法方面与进口品牌还存在一定差距。

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