浅谈跨界呼吸机

2020-07-10

前段时间,由于呼吸机紧缺,纽约市长白思豪(Bill de Blasio)在Twitter上向特斯拉创始人马斯克(Elon Musk)喊话:“纽约这个城市当前需要成千上万的呼吸机。我们会竭尽所能去寻找呼吸机,但我们需要你的帮助!”

马斯克迅速在Twitter上回应:我们将要造呼吸机,以解决医疗设备供不应求的问题。

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在此时,质疑声四起——跨界造呼吸机,真的可行吗?


但是,马斯克用硬核行动回应质疑,就在4月6日,特斯拉在官方Youtube中放出视频,向公众展示了用特斯拉电动车零件精心打造的“特斯拉呼吸机”。在视频中,特斯拉的工程师首先展示了他们研发的第一批原型机,并详细介绍了其工作原理。

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其中,呼吸机大部分由电动车零部件完成。而呼吸机的自动化系统,则由Model 3 信息娱乐系统提供支持,其中显示屏就是Model 3 使用的中控屏。计算机通过控制Model 3 的整车控制器,调控精度调节阀,以适应病人的具体需求。

另外这套系统还装配了备用系统:一个氧气瓶、一个备用电池和一个空气压缩机。备用系统可以为患者提供20-40分钟的应急护理。


戴森同样令人震惊,仅10天,就开发出名为CoVent的新款呼吸机。该款呼吸机蓝紫色搭配,使得戴森味十足。它是一款电池供电的便携式呼吸机,设计用于安装在患者病床的侧面。它的设计基于该公司的数字电机,空气过滤原理与戴森空气净化器类似。呼吸机的核心是气流控制,而这刚好是戴森所擅长的地方。




在相对落后的国家,呼吸机对于他们来说更是供不应求,因此一些民间“工程师”则自发DIY简易的呼吸机。
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其他车企临危受命
在特朗普启用《国防工业生产法》后,除特斯拉以外,福特和通用等汽车厂商也支援到呼吸机制造中。其中,福特与通用电气健康部门合作,生产“简化版”呼吸机。而通用汽车则与Ventec Life Systems合作来增加呼吸机产量。


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而英国政府也向劳斯莱斯、捷豹路虎等在内的英国本土汽车制造商寻求保障,希望他们能够转移生产呼吸机等医疗设备。本田也证实,政府已要求其研究生产呼吸机设备的可行性。

相比其他车企,大众集团所选路径则不同,其目前正在考察用3D打印机生产呼吸机配件的可能。


车企为何能被重点“提名”?


能制造高精度设备的企业众多,为何偏偏重点提名车企?车企实现的可行性又有多大?

一直以来,车企都被视为制造业中的“皇冠”,其“万能”性也在近代历史发展中得到充分证明。例如,在二战期间,福特就曾转产B-24解放者轰炸机,在产能效率最大的时候,每63分钟就能下线一架。“事实上,造车比造飞机还要难。在均衡成本的同时,还要满足质量体系上的严格要求。可以说,能造好汽车的企业也一定能在其他领域做得很好。”曾在北美福特任职多年的战略副总裁陈超卓表示。

因此相对于其他工业而言,汽车制造者既然如此“万能”且“强大”,呼吸机不过是一个新的尝试,造出来是肯定没问题的,只不过是时间问题。

“车企属于机械制造业,有着相当强的设备设计集成整合能力。呼吸机虽属于医疗设备,但从机电液控一体化角度,与传统汽车行业在工程技术上有一定的相通性。特别在自动化、智能化、集成化、数字化的今天,汽车产业理所应当承担呼吸机以及其他医疗设备的研发与制造。”北美华人汽车工程师协会副会长董愚接受采访时表示。

车企“小批量、多品种”的产品生产管理方式能帮助车企更快速地转型与呼吸机的研制。特斯拉表现得尤为突出,为避免争夺有限的呼吸机零部件资源,特斯拉使用了Model 3 上的批量生产的零部件对呼吸机进行组装。

在疫情期间,整车生产几乎在停滞的情况下,车厂闲置的生产能力和工人,也可以腾出资源来进行呼吸机生产,为抗击疫情尽可能贡献力量。   


跨界制呼吸机的挑战


特殊时期,各界对医疗行业的热情支援值得赞叹,但隔行如隔山,跨界制造呼吸机仍然面临许多挑战,主要有以下方面:

1时间过于仓促。目前,像许多车企选择重新开放旧车间生产呼吸机,而车间改造本身就很费时间。另外,汽车与呼吸机从生产到技术研发都有较大的差异。即使制造出零部件,组装也并非一蹴而就。呼吸机需要花较多时间进行测试和对相关人员培训,以保证呼吸机能在临床上真正“救人”,否则,细小的问题和误差都可能会对患者起到相反的作用。而机器出现故障将会导致严重的后果。

2. 医疗设备研制有较高技术壁垒。现代医用呼吸机早已不是简单向病患肺部通氧气的压力罐,他还会根据患者的病情、生命体征、血氧饱和度等指标,根据肺动力学参数随时调整氧气的供应量,并依靠反馈控制系统和优化算法保证与患者的呼吸同步。同时,呼吸机的整个气路系统需要进行生物兼容性相关设计,确保进入人体肺部的气体不会对人体造成伤害,传统车企在生物兼容性设计方面欠缺经验。另外,呼吸机研发需要满足众多的产品设计标准,例如报警标准以及呼吸机专标等,传统车企在这方面同样欠缺积累。

3. 产业链尚待完善与保障。受疫情影响,物流受阻、关键元器件的短缺和原材料配套能力不足等因素将成为呼吸机产量短期内无法大幅提高的原因,车企也无法避免。

4. 资金链急需跟进。在疫情影响下,许多企业本身已处于关厂停产状态。如再增产呼吸机,势必又是一笔不小的投入。对于车企而言,除了技术支持外,资金支出及现金流等方面也是考虑重点。

5. 渠道的打造和售后服务跟进。既然开始了呼吸机领域上的投入,就可能面对多区域的供应问题,因此渠道体系的打造和售后服务的跟进也存在一定挑战。

结论:

从医院到企业,从医护人员到普通的平民百姓,都在尽自己的一份力量去抗击疫情。在危难面前,他们都选择站出来。

但是,从技术角度讲,制造一台能简单通气的呼吸机不难,但要制造一台安全可靠,易学易用,符合临床需求的呼吸机很难。跨界制造呼吸机显然不是长久之策,未来的主力仍然是传统呼吸机厂商。

疫情当下,全球只有一个敌人,那就是病毒。人类需要生产的,不仅仅只有呼吸机,还有更多的爱与理解。只有合作互助,才能打败病毒。


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参考资料:知乎文章《跨界生产呼吸机,缘何车企会被重点“提名”?》


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