【新冠肺炎】疫情下的军备竞赛 解析呼吸机全球产业链

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进入4月,新冠病毒在纽约的大爆发仍在继续,很多入院患者一日之内转入危重,全美超过27万的患者以及超过“9・11”事件死者的病亡人数也提醒外界,此次风波非同寻常。

全球百万患者以及近5万死者的现状,令观察家们不得不面对一个冷酷的事实,此次新冠肺炎(Covid-19)疫情,已成了一场没有硝烟的大战,其波及范围业已覆盖全球。

在中国、意大利乃至英、美等地的抗疫斗争中,新冠患者的生死已被医用氧气和呼吸机左右了,意大利初期和英美当下的局面证实了来自中国一线的诊断经验:一旦患者病变进展迅速,造成呼吸窘迫、低氧血症等症状,可在短时间诱发脏器功能衰竭,转入危重局面。当鼻导管或面罩吸氧等手段无法满足治疗需要时,及时的“呼吸支持策略”就显得至关重要,这一疗法的核心装备就是呼吸机,它可以提供有效的呼吸支持。

这种在平时用处有限的精密器械,瞬间成了生的希望,成了左右战局的关键。当美方开始大规模采购这种设备时,呼吸机的产业现状也由此成了所有人都密切关注的焦点。

难以增长的救命设备

不同于口罩、消毒液等疫情期间常见的医疗用品,呼吸机作为一种价格昂贵,知识产权密集的医疗设备,它长期以来一直被视为重症监护室装备,因此产量和产能一直都很有限。

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据产业信息显示,全球医疗器械三大巨头“GPS”,即GE医疗、飞利浦及西门子医疗对于呼吸机这种复杂设备并不热衷。

当下,全球呼吸机市场主要掌握在德国德尔格(Draeger)、德国迈柯唯(Maquet,现为瑞典洁定集团子公司)、瑞士哈美顿医疗(Hamilton Medical)以及爱尔兰柯惠德国分公司(Coviden,现属美国美敦力公司旗下)等企业手中,其平均月产能均在1,000台到500台之间。这显示出呼吸机的市场供求能力本身较为有限,即便有行业外巨头试图转产并加大产能,其提升空间终究也难以大幅抬升。

此外,呼吸机细分为不需要供电系统和精密器件的气动气控式设备、由气缸活塞等构成的电动电控式设备和具备智能监控能力的气动电控式设备三大类,其技术要求逐步提升,而全球特护病房中普遍选用的又大都是第三类设备。这种客观需求也让呼吸机的生产线难以加大需求。

事实上,即便是在疫情期间加大产能的中国,也不得不面对零部件不足的现状。在2月中旬,广州海关便曾“快审快放”五批进口呼吸机零部件。这些零部件包括铜合金球阀、加热电阻丝、不锈钢扭簧等,这批零件就主要用于中国迈瑞医疗公司紧急为武汉火神山医院赶制的呼吸机。

在武汉等地,有创式呼吸机的大规模应用成功挽救了大批危重患者。(美联社)

呼吸机的独特生态空间

与口罩、体温计等可以提高产量的医疗用品不同,呼吸机的生产具有较高的门槛,这使得迅速扩大生产变得更加困难。这一点与呼吸机的构造有关。

就当下呼吸机的一般结构来说,它包括氧气源、电磁阀、混合空气装置(即压缩机)、限压阀、空气湿化器和温控电路、气道阻力表、呼吸阀、压力传感器、电磁阀控制电路等九部分组成。其中除去作为氧气源的氧气瓶之外,其他八个部分大都存在专利障碍,更不用说很多设备大都是各公司独自寻求研发路径或各自搭建的产业链。

目前,呼吸机行业产业链包括上游原材料和软件芯片供应商、中游本体制造企业以及下游流通和应用。其中,上游呼吸机组成部件包括压缩机、传感器、电路板、过滤器、阀门以及管道等。软件、芯片则是呼吸机大数据处理的关键所在。这一系列设备的采购环境都是相对封闭且维持动态平衡的。

压缩机是气动呼吸机的核心部件,因此,相关生产企业在此次抗疫中也由此走上前台。譬如美国托玛斯(Thomas)公司在亚太区的制造基地,即中国无锡工厂就接收了大批订单。由于西方疫情的爆发,托玛斯无锡工厂的压缩机订单目前仍然火爆。除此之外,瑞士的Micronel、德国EBM和台湾台达的压缩机风扇也是多家企业选择的供货商。

意大利等国虽然具备生产专业呼吸机的能力,但该国的医疗企业在疫情压迫下只具备月产500台的最高产能。(美联社)

流量和压力传感器作为呼吸机气路系统的重要部件也是不可或缺的。它负责将患者吸入和呼出的气体流量转换成电信号,进而监测并测算患者的呼吸状态,以便监控系统和医护人员判断患者是否有异常。出于对传统品牌的信赖,很多企业会选择美国霍尼韦尔(Honeywell)公司研发的相关设备,而霍尼韦尔位于中国的21家传感器工厂在2月中下旬已经全面复工。

作为呼吸器“氧气源”的开关阀门,电磁阀的重要性也相当突出。它的工作原理虽与普通继电器有些相似,但在呼吸机领域,这一设备的要求又高于一般机械装置,因此,美国的MAC、意大利的康茂齐(Camozzi)等都因为其在自动化、流体力学等领域的长期关注与介入,牢牢控制着相关部件的供应渠道。

此外,作为呼吸器为病人送气的关键媒介,呼吸阀(即文丘里阀)这一看似简单的设备也存在相当的知识产权,因为这一设备也大都是各个企业独自研发,用以匹配其相关设备的。譬如此前在意大利,虽有当地科技企业一度用3D打印技术仿造了疑似德尔格公司的呼吸机配套用呼吸阀,用以拯救特护病房病患,但该企业最终也不得不选择寻求法国迪卡侬公司帮助,将其一款潜水面具改造成为呼吸面罩,以免侵犯德尔格公司的专利与权益,并因此在疫情结束后遭遇诉讼。

最后,在芯片、管道等供货渠道上,呼吸机也存在自己特定的产业细分领域。比如日本SMC公司芯片就广为外界认可。而德尔格、迈柯唯、哈美顿等多个品牌的呼吸机目前也固定选择台湾彦大公司作为通气管道的供应商。

美国无法临时抱佛脚

这样一来,当美国、英国等国汽车企业试图在2、3月间大搞呼吸机生产线时,这种外行人的盲动就难免会引发行业巨头的不满。德尔格因此警告称,呼吸机的供应链在任何情况下都不能被扰乱,“否则全世界就有麻烦”。

当然,德尔格的不满也许无法打动美国总统特朗普(Donald Trump)等人,也就在3月下旬,特朗普已就该国呼吸机的产能问题大发雷霆。这种市场均价在25,000美元到50,000美元之间的昂贵医疗设备已经成了美国救治新冠患者的一大瓶颈。患者的迅速增长让美国的17万台呼吸机存量陷于捉襟见肘的境地。美国医院协会已经警告,称疫情如持续,则美国至少有96万人需要呼吸机维系生命。

美国通用汽车公司已携手该国国内一家名为“Ventec”的医疗公司,号称“打通700种零件的供应链”,“可以支持生产20万台重症呼吸机”;美国GE医疗也通过购买专利模式,预备和福特汽车大批量生产无创呼吸机,据情报显示,美国GE医疗购买专利并与福特汽车寻求合作生产的只是一种简单的气动气控式呼吸机,这种装置也并非应用于特护病房,其目标似乎易于达成。

但包括《麻省理工评论》在内的很多专业媒体都对此抱以负面预期。这种现状也和维系呼吸机产业的“看不见的手”,即产业链构成有很大关系。因此,当全球的呼吸机生产商正在疫情之下加速开工时,这场军备竞赛的关键可能从一开始就已经决定:面对容量有限、标的清晰的呼吸机市场,任何人都无法临时抱佛脚。

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