【新冠肺炎】疫情下的軍備競賽 解析呼吸機的全球產業鏈

撰文:茅岳霖
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進入4月,新冠病毒肺炎在美國的疫情狀況正引發各界驚詫:超過18萬的確診人數,以及超過「9・11」事件的死亡人數,正提醒外界此次疫情非同尋常。全球80餘萬患者以及近4萬死者的現狀,令人們不得不面對一個冷酷的現實,此次疫情已經成了一場全球共同面對的、沒有硝煙的戰爭。

在中國、意大利乃至英、美等地的抗疫鬥爭中,新冠患者的生死很大程度上取決於醫用氧氣和呼吸機,這種在平時不被注意的精密器械,瞬間成了「生」的希望,成為左右「戰局」的關鍵。

美國作為全球第一大國,其疫情原本就額外令人矚目。因此,當華府當局及各州政府開始大規模採購該設備時,呼吸機的產業現狀也由此成了所有人都密切關注的焦點。

難以增長的救命設備

不同於口罩、消毒液等疫情期間常見的醫療用品,呼吸機作為一種價格昂貴,知識產權密集的醫療設備,它長期以來一直被視為重症監護室裝備,因此產量和產能一直都很有限。

據產業信息顯示,全球醫療器械三大巨頭「GPS」,即GE醫療、飛利浦(Philips)及西門子(Siemens AG)醫療並不擅長生產呼吸機這種平日裏需求不大且設計繁複的設備。

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當下,全球呼吸機市場主要掌握在德國德爾格(Draeger)、德國邁柯唯(Maquet,現為瑞典潔定集團子公司)、瑞士哈美頓醫療(Hamilton Medical)以及愛爾蘭柯惠德國分公司(Coviden,現屬美國美敦力公司旗下)等企業手中,其平均月產能均在500台到1,000台之間。這顯示出呼吸機的市場供求能力本身較為有限,即便有行業外巨頭試圖轉產並加大產能,其提升空間終究也難以大幅抬升。

此外,呼吸機細分為不需要供電系統和精密器件的氣動氣控式設備,由氣缸活塞等構成的電動電控式設備,和具備智能監控能力的氣動電控式設備三大類,其技術要求逐步遞進,而全球特護病房中普遍配用的又大都是第三類設備。這種客觀需求也讓呼吸機的生產線難以加大需求。

事實上,即便是在疫情期間加大產能的中國,也不得不面對零部件不足的現狀。在2月中旬,廣州海關便曾「快審快放」五批進口呼吸機零部件。這些零部件包括銅合金球閥、加熱電阻絲、不鏽鋼扭簧等,這批零件主要被中國邁瑞醫療公司用於緊急為武漢火神山醫院加急趕製的呼吸機。

呼吸機的獨特生態空間

與口罩、體温計等可以提高產量的醫療用品不同,呼吸機的生產具有較高的門檻,這使得迅速擴大生產變得更加困難。這一點與呼吸機的構造有關。

在武漢等地,有創式呼吸機的大規模應用成功挽救了大批危重患者。(美聯社)

就當下呼吸機的一般結構來說,它包括氧氣源、電磁閥、混合空氣裝置(即壓縮機)、限壓閥、空氣濕化器和温控電路、氣道阻力表、呼吸閥、壓力傳感器、電磁閥控制電路等九部分組成。其中除去作為氧氣源的氧氣瓶之外,其他八個部分大都存在專利障礙,更不用說很多設備大都是各公司獨自尋求研發路徑或各自搭建的產業鏈。

目前,呼吸機行業產業鏈包括上游原材料和軟件晶片供應商、中游本體制造企業以及下游流通和應用。其中,上游呼吸機組成部件包括壓縮機、傳感器、電路板、過濾器、閥門以及管道等。軟件、晶片則是呼吸機大數據處理的關鍵所在。這一系列設備的採購環境都是相對封閉且維持動態平衡的。

壓縮機是氣動呼吸機的核心部件,因此,相關生產企業在此次抗疫中也由此走上前台。譬如美國托馬斯(Thomas)公司在亞太區的製造基地,即中國無錫工廠就接收了大批訂單。由於西方疫情的爆發,托瑪斯無錫工廠的壓縮機訂單目前仍然火爆。除此之外,瑞士的Micronel、德國EBM和台灣台達的壓縮機風扇也是多家企業選擇的供貨商。

流量和壓力傳感器作為呼吸機氣路系統的重要部件也是不可或缺的。它負責將患者吸入和呼出的氣體流量轉換成電信號,進而監測並測算患者的呼吸狀態,以便監控系統和醫護人員判斷患者是否有異常。出於對傳統品牌的信賴,很多企業會選擇美國霍尼韋爾(Honeywell)公司研發的相關設備,而霍尼韋爾位於中國的21家傳感器工廠在2月中下旬已經全面復工。

作為呼吸器「氧氣源」的開關閥門,電磁閥的重要性也相當突出。它的工作原理雖與普通繼電器有些相似,但在呼吸機領域,這一設備的要求又高於一般機械裝置,因此,美國的MAC、意大利的康茂齊(Camozzi)等都因為其在自動化、流體力學等領域的長期關注與介入,牢牢控制着相關部件的供應渠道。

此外,作為呼吸器為病人送氣的關鍵媒介,呼吸閥(即文丘里閥)這一看似簡單的設備也存在相當的知識產權,因為這一設備也大都是各個企業獨自研發,用以匹配其相關設備的。譬如此前在意大利,雖有當地科技企業一度用3D打印技術仿造了疑似德爾格公司的呼吸機配套用呼吸閥,用以拯救特護病房病患,但該企業最終也不得不選擇尋求法國迪卡儂公司幫助,將其一款潛水面具改造成為呼吸面罩,以免侵犯德爾格公司的專利與權益,並因此在疫情結束後遭遇訴訟。

最後,在晶片、管道等供貨渠道上,呼吸機也存在自己特定的產業細分領域。比如日本SMC公司晶片就廣為外界認可。而德爾格、邁柯唯、哈美頓等多個品牌的呼吸機目前也固定選擇台灣彥大公司作為通氣管道的供應商。

意大利等國雖然具備生產專業呼吸機的能力,但該國的醫療企業在疫情壓迫下只具備月產500枱燈最高產能。(美聯社)

美國無法臨時抱佛腳

這樣一來,當美國、英國等國汽車企業試圖在2、3月間大搞呼吸機生產線時,這種外行人的盲動就難免會引發行業巨頭的不滿。德爾格因此警告稱,呼吸機的供應鏈在任何情況下都不能被擾亂,「否則全世界就有麻煩」。

當然,德爾格的不滿也許無法打動美國總統特朗普(Donald Trump)等人,也就在3月下旬,特朗普已就該國呼吸機的產能問題大發雷霆。這種市場均價在25,000美元到50,000美元之間的昂貴醫療設備,已經成了美國救治新冠患者的一大瓶頸。患者的迅速增長讓美國的17萬台呼吸機存量陷於捉襟見肘的境地。美國醫院協會已經警告,稱疫情如持續,則美國至少有96萬人需要呼吸機維繫生命。

美國通用汽車公司已攜手該國國內一家名為「Ventec」的醫療公司,號稱「打通700種零件的供應鏈」,「可以支持生產20萬台重症呼吸機」;美國GE醫療也通過購買專利模式,預備和福特汽車大批量生產無創呼吸機,據情報顯示,美國GE醫療購買專利並與福特汽車尋求合作生產的只是一種簡單的氣動氣控式呼吸機,這種裝置也並非應用於特護病房,其目標似乎易於達成。

但包括《麻省理工評論》在內的很多專業媒體都對此抱以負面預期。這種現狀也和維繫呼吸機產業的「看不見的手」,即產業鏈構成有很大關係。因此,當全球的呼吸機生產商正在疫情之下加速開工時,這場軍備競賽的關鍵可能從一開始就已經決定:面對容量有限、標的清晰的呼吸機市場,任何人都無法臨時抱佛腳。