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【话题讨论】接棒口罩机,呼吸机制造难度几何?电子厂商有方案!

电子芯吧客 2020-04-21 浏览量:5421

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疫情之下的电子行业及全球制造业,将在需求趋势下如何发展?又会带来哪些新技术和新方案?

【疫情之下,全球震荡】

在疫情的持续发酵下,呼吸机是抵挡死神的一张底牌,成为继口罩机之后,市场追逐的又一波热点。


为满足全球抗疫需要,全世界的呼吸机厂商都处在满负荷运转中。德国政府日前与本国企业德尔格(Drager)达成了1万台呼吸机的购买协议,足够生产至年底。意大利政府要求呼吸机制造商将产量从每月125台增加到500台,瑞士Hamilton呼吸机已将产能提升了三成到四成,每天可以生产大约80台呼吸机。


即使这样,厂商的产能提升速度还是远远低于疫情蔓延的速度。据了解,目前全球呼吸机需求缺口至少是医院现有的10倍。正如纽约州州长安德鲁·库默说:“关键是呼吸机、呼吸机、呼吸机。这是最迫切的需要。”

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【呼吸机制造困难重重】

现货奇缺、价格飙升、图纸公开,呼吸机市场现在上演的正是当初口罩机走过的路。那么呼吸机最终能否和口罩机一样,在全民总动员的号召下,实现产能翻身呢?

口罩机产能的迅速提升,主要是依靠转产、跨界的力量。上汽通用五菱汽车生产口罩的同时还顺便花三天时间完成了“五菱牌”口罩机的设计、制造、调试到成品下线的任务。

 

呼吸机能做到这样吗?貌似很困难。医用呼吸机为三类医疗器械,其研发生产需要跨学科知识的支撑,是集机械、结构、气路、控制、软件、算法于一体的产品。

 

一台呼吸机的生产,硬件和软件都不能出错,压力驱动系统、患者回路、过滤器、阀门等任何一个零部件发生故障,整个机器就无法运转,其中算法作为呼吸机的“大脑”,需要不断优化才能达到优秀状态。即使是专业的医疗设备制造商,生产一台呼吸机也可能需要花费多达40天的时间。从零起步的跨界企业可能要花费18个月才能实现量产。

 

其次从供应链来看,也是困难重重。呼吸机之所以为高端设备,就是因为需要一个全球的供应链来支持它的生产。呼吸机的核心零部件包括涡轮风机、各式传感器、芯片等,其中传感器是日本SMC和美国霍尼韦尔的天下,涡轮风机长期被欧盟和美国玩家占据;尤其是瑞士的Micronel,一条几十个工人的生产线,就占据了半数以上份额。国内龙头迈瑞和谊安生产的呼吸机,这一核心部件也一直依赖Micronel

 

最后从产线导入时间来看,口罩机生产下线后就可以拉到客户现场去调试了,呼吸机属于医疗设备,受到各国的质量监管,生产测试耗时、认证周期长。除此之外,出口到国外还需要获得出口国家许可。

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【电子厂商应对方案】

面对疫情,许多半导体与电子行业厂商也对呼吸机开放了解决方案。

 

STCPAP和呼吸机

连续正气压呼吸机(CPAP)能保持肺泡开放并防止肺泡在呼气阶段完全塌陷,从而帮助患者呼吸。ST的电机控制集成电路可帮助实施非常精确的运动配置文件,减少声学噪音,提高了患者的舒适性。ST同时也提供了MEMS运动、压力和湿度传感器、高性能STM32微控制器、高精度运算放大器和低功耗调节器,以帮助开发先进的CPAP呼吸机。

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(图片来源:ST官网)


Maxim美信的CPAP解决方案

美信的CPAP解决方案包括一个小型风机,用于产生一定的正空气压力。气压被引入睡眠呼吸暂停症患者的口腔,保持呼吸道敞开,缓解或消除呼吸暂停症状。方案采用了气压可调节风机,气压变化由微控制器嵌入式系统控制。空气监测传感器和电机控制传感器组成了嵌入式系统。


在患者端,采用了面罩压力由输入传感器监测,测量温度、湿度和压力。电机相关传感器包括:电机绕组电流输入检测、电机电压检测、温度传感器等。系统输出包括:电机速度、蜂鸣报警或语音报警。

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图:美信的CPAP解决方案,可提供蓝色部分的器件。(图片来源:Maxim官网)


Microchip的呼吸机解决方案

Microchip的呼吸机解决方案采用了dsPIC数字信号控制器,可以实现包括无感BLDC控制的多电机控制策略

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(图片来源:Microchip官网)


TI的医疗呼吸机解决方案

TI主要提供电机驱动器和电源管理芯片。

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(图片来源:TI官网)


NXP的呼吸机解决方案

用于治疗睡眠呼吸暂停综合症。CPAP可以通过持续监控系统压力与呼吸机电机控制调速相结合来保持恒定气流。该解决方案NXP提供MCU、电源管理、电机驱动和压力传感器等芯片。

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(图片来源:NXP官网)



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  • 大家现在都做口罩机,口罩机肯定越做越好

  • 学习一下,这个太高大上了,即使是做出来了也要过很多的医疗器械相关的认证。

  • 看到了完整的解决方案,但是希望能有更多的细节部分

  • 呼吸机较口罩机难多了。呼吸机即使有方案,但一些关键部件的生产不是一下能解决的。

  • 感觉受限条件太多,没那么容易

  • 也不能盲目扩大产能,要根据需求,不然等疫情结束又是一大批过剩产能。

  • 口罩机设备技术上其实没有太大的难度,更多的是原材料供应和物流支持上。

    呼吸机难度大多了。

  • 呼吸机属于高精度医疗器械,制造难度也是很高,需要多方配合。

  • 呼吸机还是非常高端的产品,非常有技术含量

  • 呼吸机是医疗电子,需要通过很多医疗相关的认证,这些才是真正的难点

  • 资料还是非常好的,个人学习非常有用

  • 呼吸机和口罩机不能比的,况且现在需要的是专业的呼吸机,门槛还是很高的,这是和人命相关的东西不等到测试绝对稳定怎么敢推向市场

  • 还是要做这样搞科技的产品,产品力非常强

  • 目前呼吸机的门槛是非常高的,一般的公司都很难进入

  • 呼吸机确实有难度,看了国外开源的呼吸机,仅程序就有几百兆,机械和电路需要考虑的细节特别多,希望不要有劣质仿品造成医疗事故的事情发生

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