参考设计 | 美国巨头疫情下开源呼吸机方案

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Manuals
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为何呼吸机是疫情下的必需品？

根据世界卫生组织《针对疑似新型冠状病毒感染造成严重急性呼吸道感染的临床处置指南》，新型冠状病毒（2019-nCoV）感染的病情可以表现为轻、中、重度。对于新型冠状病毒重症患者来说，常伴有肺炎、呼吸困难和急性呼吸窘迫综合征（ARDS）等症状。

信息源：Wikimedia

为何感染了新型冠状病毒的病人会产生呼吸困难的症状呢？这是因为感染新型冠状病毒后肺炎进展速度会加快，从而产生大量粘液和细胞感染，充满肺泡并阻塞分支，减少了可用于气体转移的表面积。当然，气体能触及的肺泡仍在起作用，但是可用肺泡不足以支撑患者所需氧量，结果就是气体转移不足导致呼吸困难，甚至死亡。

在这种情况下，呼吸机作为一项能人工替代自主通气功能的有效手段，起到了预防和治疗呼吸衰竭，减少并发症，挽救及延长病人生命的作用，因此在治疗新型冠状病毒感染重症病例过程中属于必需品。

美国呼吸机紧缺到什么程度？

根据 WHO 的说法，大约 14%的感染者需要住院和氧气支持，而 5%则需要入住 ICU。以中国为例，在新型冠状病毒肺炎病例中，17%的患者采用了呼吸机进行有创机械通气治疗手段。

信息源：CNBC

根据世界实时统计数据（WorldOmeter）的显示，目前全球感染新型冠状病毒患者累积总数已达到 93.6 万例，其中美国累计确诊超 21 万例，单日新增约 2.7 万例，成为全球最大重灾区。

信息源：WorldOmeter

按照 WHO 公布的 14%的比例计算：215,300*14%=30,142；

按照中国公布的 17%的比例计算：215,300*17%=36,601；

也就是说，根据美国目前新冠肺炎病例的总量，我们可以得出呼吸机的需求量在 3~3.6 万台之间。

但是根据疫情传播趋势，215300 绝对不是美国的最终数据。2005 年美国联邦政府曾出过一份推演报告，如果美国有严重流感大爆发，将会产生 74 万位危重病人，也意味着呼吸机的需求量将达到 74 万。

回过头来看一看美国目前的呼吸机保有量，根据约翰·霍普金斯大学健康安全中心 2 月份的一份报告显示，美国大约有 17.27 万台呼吸机，其中 16 万台呼吸机已准备好在医院中使用，大约 1.27 万台呼吸机则被保存在国家储备中。

综上：17.27 万台>3.6 万台，目前不存在短缺情况；

17.27 万台<74 万台，未来可能存在 57 万台的缺口。

飞机 / 汽车 / 吸尘器厂商纷纷涌入，制造呼吸机门槛何在？

据德国《巴登日报》（ Badische Zeitung）3 月 26 日报道，法国斯特拉斯堡大学医院因医疗能力不足，不再给 80 岁以上处危重状态的病人吸氧，而是使用助眠产品和镇静药物进行“姑息疗法”。所谓姑息疗法，指的是仅为病人减轻痛苦，并给予临终关怀。

于是大量的美国人开始担心自己或者家人会被采取姑息疗法，美国医疗界和政府也在担心，当呼吸机不足时，到底该选择放弃谁，这是一个没有答案的艰难抉择。

纽约州州长安德鲁·科莫在当地时间 24 日的新闻发布会上愤怒地喊话联邦紧急事务管理署：“当我需要 3 万台呼吸机的时候，400 台有什么用？就因为送了 400 台，你（联邦紧急事务管理署）来在这 26000 名要死的人里选（谁使用呼吸机）吧。”

疫情爆发前，呼吸机市场年总产值 43 亿美元，全球医疗市场总额 4255 亿美元，占比约 1%。一台基础型呼吸机售价约为 2.5 万美元，升级型呼吸机售价则为 5 万美元左右。取平均值 3.75 万美元来倒推：

43 亿美元 /3.75 万美元≈11.5 万台

假设疫情期间，产线扩张、产能翻番，那么可以供货量可达到 23 万台，还是远远不能满足需求。

于是，在呼吸机紧缺的现实面前，美国政府开始呼吁采取战时解决方案：某些大型制造企业暂时转型生产呼吸机。

信息源：Twitter

目前已经表达了生产呼吸机意向的汽车厂商包括美国的福特、通用汽车和特斯拉，意大利的法拉利和菲亚特，航空航天技术厂商包括空客和劳斯莱斯，另外还有吸尘器厂商戴森等。

战争时期，飞机汽车工厂常被改造用来生产武器或急需品，但生产飞机 / 汽车 / 吸尘器和生产呼吸机之间真的没有门槛吗？

汽车行业资深分析师（Automobility 创始人）CEO 罗威表示，“只要有合适的工具，车厂理论上可以进行任何项目的生产。由于呼吸机产品是已经有的，不需要重新设计，只需要提升产量，所以这对车厂来说并不难。”

但英国机械工程师学会生物医学工程部副主任海伦米斯却表示，“医疗设备和航天工程一样复杂，它需要非常非常精确，非常严谨。因此，生产线和生产流程不是一朝一夕就能完成的，它至少需要数周的时间。不擅长医疗技术的公司要花几个月的时间才能从头开始制造零部件。”

一家法国汽车制造商技术人员表示，“汽车和呼吸机两个领域的供应链、生产线都不同，技术人员的操作方式也不同。但是汽车企业比较擅长自动化大规模生产，熟悉管理流程。”

此外，美国厂商的这波操作也从另一个方面印证了这三位的说法：借助原有医疗企业的技术平台，共同生产呼吸机。

信息源：CNET

3 月 19 日，马斯克在 Twitter 上表示，特斯拉旗下汽车有复杂的暖通空调系统，SpaceX 航天器有生命支持系统，因此生产呼吸机并不难，只是无法立刻投产，因此特斯拉将与 Medtronic 合作，打造一些不太复杂的产品；

3 月 24 日，福特公司官方表示，将与 3M 合作生产一种新型电动空气净化呼吸器，力求在增加医疗物资的同时，增加 3M 现有呼吸机产量，进一步实现物资储备；

3 月 28 日，通用汽车宣布，将携手 Ventec Life Systems 在位于印第安纳州科科莫的工厂生产呼吸机，预计今年夏天月产能将达 1 万台；

3 月 30 日，福特汽车宣布，将与通用电气的医疗部门合作，在未来 100 天内在密歇根州的一家工厂生产 5 万台呼吸机。

与车企合作之外，医疗器械巨头宣布开源经典方案

Medtronic 是全球最大的医疗技术公司之一，也是全球最大的 ECMO（体外膜肺氧合）供应商，在技术和供应链方面都有比较大的积累。

PB560 | 信息源：Medtronic

疫情当前，Medtronic 除了与车企合作生产呼吸机外，还进一步以发行特殊“许可证”的方式开源了其型号为 PB560 的经典便携式呼吸机设计方案，包括完整的设计规格、生产手册、设计文档以及将来硬件的软件代码。据悉该款呼吸机最早于 2010 年投入市场，并且在临床方面经过了 10 年多的严格考验。PB560 拥有相对紧凑且轻巧的优点，可以轻松移动和安装，适用于各种不同的医疗环境和设置。

对于 Medtronic 来说，将经典方案开源是损失还是收获呢？

个人觉得解疫情燃眉之急实乃大义。对于利益方面，看似将技术外流是一种损失，但往深层思考，短期内 Medtronic 产线绝对饱和，开源与否不会产生任何产能和市营影响；长远看，PB560 是基础款，而 Medtronic 产品中更复杂的型号，如 PB980、PB840 等还掌握在自己手中，因此这些使用其 PB560 设计方案的初创企业更大可能是成为追随者。此外，从营销学的角度来看，这次的品牌广告效果绝对非同寻常，也算是另一种收获。