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COVID-19呼吸器帶動連接器需求激增,歐美汽車廠紛紛加入生產

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科技產業資訊室 (iKnow) - 何思穎、張小玫 發表於 2020年4月23日

圖、COVID-19呼吸器帶動連接器需求激增,歐美汽車廠紛紛加入生產


為了生產呼吸器及其他關鍵醫療器材以對抗病毒,日前汽車和工業公司紛紛針對自家生產線進行改造,以便於防疫物資生產。甚至,由醫療科技公司通過共享設計或合作模式,引導其他產業進入醫療產品生產。
 
由於,COVID-19冠狀病毒已經造成全球大流行,影響大約210個國家的人們活動。大多數遭感染的人會出現輕度至中度的呼吸道疾病,無需特殊治療即可康復。然而,老年人以及患有心血管疾病、糖尿病、呼吸系統疾病和癌症等潛在醫療問題的人,則更容易發展成嚴重的呼吸道疾病,這是就需要呼吸器來幫助呼吸。
 
COVID-19在世界各地肆虐,需治療患者用的呼吸器缺乏使疫情更加緊張。美國心臟協會(AHA)估計光是美國境內就需要96萬台呼吸器來治療COVID-19患者。美國有17萬台呼吸器,還包含一部分亟需維修和保養才能使用的呼吸器。公共利益研究集團(PIRG)向醫療呼吸器製造商提交請願書,鑑於生命受到威脅,請求立即公開維修手冊(service manual)、原理圖(schematic)和維修索引(service key)。

為此,2020年4月2日,美國總統川普和白宮援引《國防生產法(DPA)》,命令GE醫療(GE Healthcare)、Hill-Rom Holdings、美敦力(Medtronic)、瑞思邁(ResMed)、飛利浦(Phillips)和Vyaire Medical公司,生產目前急需的呼吸器及其他醫療耗材。

基於緊急使用授權法(EUA)准許美國食品藥品監督管理局(FDA),在國家出現緊急狀況因CBRN(Chemical化學、 Biological生物、Radiological輻射及Nuclear核能)而造成嚴重甚至威脅生命的疾病而又不足夠、經許可且可行的替代方案時,透過推動未經批准的醫療用品的可得性和使用許可,或者是已批准的醫療用品在未經許可的情況下,可在緊急情況下用於診斷、治療或預防,以幫助加強和保護國家的公共衛生與安全。美國疾病管制與預防中心(CDC)已經批准涵蓋CDC EUA請求任何尋求有關COVID-19 診斷或治療裝置FDA EUA的性能資料參考權。2020年3月24日,基於2020年2月4日美國衛生及公共服務部(HHS) EUA的裁決,HHS部長宣佈,由於疫情爆發導致醫療用品短缺的現象,現下的情況證明,批准緊急使用醫療裝置的合理性,包括作為醫療裝置的替代產品。

EUA授予公司生產和供應呼吸器的能力,而無需遵守FDA 510(k)的上市前通知(pre-market notification)或其他醫療監管要求,否則會減慢他們處理危機的反應。
  
美國應總統和白宮要求,特斯拉(Tesla)、福特汽車(Ford Motors)和通用汽車(General Motors)幾家大型汽車公司已獲得技術授權結為合作夥伴關係,使它們能夠支援疫情大流行引起的呼吸器需求增加問題。至於英國和歐盟方面,包括飛雅特汽車(Fiat)、佛賀汽車(Vauxhall)、空中巴士(Airbus)和勞斯萊斯(Rolls-Royce)在內的60多家軍事工程公司、汽車製造商和航太公司也已將生產線轉向呼吸器和其他醫療用品。  
 
除了產量加倍外,美敦力還與汽車製造商特斯拉共享其呼吸器規格,並提供了無限制的免費線上許可證,供企業下載規格以製造該公司的Puritan Bennett(PB560)呼吸器系統。
 
氣動式呼吸器(pneumatic ventilator)專家Airon Corporation已將其公司的pNeuton Model A呼吸器設計授權給GE醫療;福特汽車公司將提供規模製造的專業能力,在100天之內生產5萬台呼吸器,之後每月按需求生產3萬台。至於pNeuton A-E的新型號呼吸器,採用Airon的氣動技術提供動力,無需電力或電池就可提供氧氣供重症患者肺部呼吸。GE公司將持續以正常產能的兩倍生產力,持續生產其CARESCAPE呼吸器。

Ventec Life Systems已授權其VOCSN重症照護呼吸器設計給通用汽車。該型號設計用於醫院、機構、運輸和家庭環境。先進的單一標準呼吸系統結合了反應式滲漏(responsive leak)、電路補償(circuit compensation)以及精確的流速觸發控制(flow trigger controls),可實現呼吸和精準治療。

Ventec公司將設計、製造和供應鏈知識給通用汽車,以便在正常情況僅需花費一半時間來生產產品。Ventec在美國、印度、馬來西亞、泰國、中國、瑞士、德國和其他地區建有供應鏈,協助通用汽車符合當地法規進行生產。通用汽車預計在印第安納州一家工廠改建為生產第一台呼吸器,通用汽車計畫生產約8萬台Ventec VOCSN呼吸器。

美國高級醫療技術協會(AdvaMed)是世界上最大的醫療器械協會,該協會成員在美國每年生產近90%、在全球超過40%的健保技術。AdvaMed成員中的呼吸器製造商包括:德爾格(Draeger)、GE醫療(GE Healthcare)、Hill-Rom、美敦力(Medtronic)、飛利浦(Philips)、瑞思邁(ResMed)和Vyaire Medical。這些公司正在利用現有或新增生產線,培訓工程師,並新聘員工以滿足需求。AdvaMed的呼吸設備公司已將呼吸器的產量,從每週僅製造約700台提高到每週5,000-7,000台呼吸器。

冠狀病毒大流行使現有的呼吸器製造商承受更大的壓力,要生產大量的醫療呼吸器和許多重症患者所需的複雜呼吸迴路(breathing circuit)。隨著對呼吸器裝置的需求達到空前的高點,公司開啟全天候工作模式以提高產量並儘快建造這些救生機器。

25家知名呼吸器設備供應商
  • 全球前7大呼吸器製造商為德爾格(Draeger)、Hamilton Medical、Fisher & Paykel Healthcare、GE醫療、美敦力(Medtronic)、飛利浦(Philips)及Vyaire Medical。
  • 其他為Airon Corporation、AliMed、Allied Healthcare Product、ALung Technologies、Bio-Med Devices、BNOS Meditech、Coeur Scientific、CWE、Harvard Apparatus、Instrumentation Industries、Joshua’s Respiratory Care、Kent Scientific Corporation、美聯實業(Medline Industries)、New Trend Environmental Services、Norco、Passy-Muir、瑞思邁(ResMed)及Smiths Medical。
連接器內容(connector content),包含每個呼吸器中使用的連接器數量及類型,會因製造商和呼吸器的類型/型號存在巨大的差異。常見的連接器類型包括雙位接線端子(two-position terminal blocks),例如由METZ CONNECT、Molex、Phoenix Contact、TE Connectivity、WAGO和Weidmuller生產的端子,這些端子為處理器板(processor board)供電,以控制呼吸器應用的主閥(main valve), 並為壓縮機供電。
 
摩擦閘線對板頭座(Friction-lock wire-to-board header),例如:TE Connectivity的MTA-100系列以及AMPMODU IV和V連接器在呼吸器中也十分常見,用於向LCD面板發送主要指令和電源。雙位摩擦閘頭座(Two-position friction lock header)通常用作按鈕連接,透過使用者界面控制呼吸器。
  
呼吸機中使用的I / O連接器,包括標準和微型USB連接器、SD卡連接器和D-SUB連接器(D-subminiature),通常用於與其他微控制器(MCU)或直接與電腦接口連接。這些連接器大多數都不會影響呼吸器的實際功能,連接器亦用於通訊連接,包括:遠端警報。I / O連接器包括以太網路(Ethernet)、RJ45(RJ45 modular jacks)、環形全塑膠連接器(circular all-plastic)和BNC連接器。
 
呼吸機上的其他連接器,包括:直流和交流電源連接器以及外部連接的XPOD血氧偵測器(pulse oximeter)和氧氣濃度監測感應器(FiO2 sensor)。
 
汽車製造商生產的氣動式呼吸器的連接器內容可能有限,但是目前25家醫療呼吸器製造商生產的高端呼吸器系統的機電內容更高,這會增加連接器的需求。

呼吸機售價方面,汽車製造商生產的氣動式系統,價格落在7,500-15,000美元,平均價格約為10,000美元。醫療技術公司生產的呼吸機功能更多元,價格從20,000美元到30,000美元不等,平均售價在25,000美元左右。目前在生命受威脅的緊急情況下,售價不是最大的問題,反而是呼吸機的生產速度和配送順暢,才是重點。

全球呼吸器市場2019年45億美元,複合年均增長率(CAGR)為6.6%。 COVID-19大流行之後,短期需求激增,未來12個月內將再增加40億美元達到75-85億美元,其中,連接器內容將佔大約600萬美元。(2368字;圖1)
 
 
參考資料:
COVID-19 Spreads, Demand for Ventilators Skyrockets. ConnectorSupplier, 2020/4/14.
Open source ventilator. Appropedia. 
PROFESSIONAL VENTILATOR DESIGN OPEN SOURCED TODAY BY MEDTRONIC. Hackaday, 2020/3/30. 
A better way of connecting multiple patients to a single ventilator. Medium-Hannah Pinson, 2020/3/27.


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