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噱头还是救星:特斯拉引领汽车业呼吸机转产大
发表于:2020-10-27 06:53

  新冠疫情仍在全球肆虐。截至北京时间4月13日22时30分,全球确诊病例数量已经突破186万,其中美国确诊数量已经达到55万,而欧洲几个主要大国也已突破10万大关。

  在欧美,相比于洛阳纸贵的口罩,呼吸机的严重短缺背后则是被击穿的医疗资源下的鲜活生命。

  那个上天入地、似乎无所不能的商业天才、硅谷钢铁侠马斯克,或许便是其中之一。

  4月6日,马斯克一手创立的在YouTube上发布了一段时长不到4分钟的小视频,主题只有一个:牌呼吸机。

  根据视频中的工程师介绍,该原型机首先将符合医用标准的气体压入圆柱形的氧气混合室,而该圆柱形的混合室以及其配套的气压调节器显然出自Model S的空气悬架系统。之后通过负责产生压力波的节气阀会经过流量、压力传感器等一系列传感器与过滤系统后进入病患肺部。为了保证压力、流量等关键指标的可视化,工程师们使用了Model 3信息娱乐系统的中控触屏。通过送气频率、压力波形等指标,医生不仅可以实时判断病患肺部的吸气呼气情况,还可以配合节气阀门对关键参数进行病患个性化匹配。

  特斯拉呼吸机最大的特点在于,马斯克的工程师们以天才般的创意,仅使用手中现有的零部件便“无中生有”般地完成了呼吸机原型机的制造。

  特斯拉工程副总裁Lars Moravy在视频中说道:“我们可以在不侵占医疗设备资源的前提下为医疗机构提供帮助,避免了在生产过程中挤占传统呼吸机厂商的供应链。”

  除了这台原型机之外,马斯克还在推特上表示,特斯拉计划重新启动纽约州的布法罗工厂,与爱尔兰呼吸机制造商美敦力(Medtronic)合作生产呼吸机。

  其实,并不复杂的机电一体化原型机设计加上现有零部件的拼装组合,在绝大部分一流工科院校的博士带队下皆可完成。目前,麻省理工学院的E-Event和南卡罗来纳大学的VESper项目都在进行类似的原型机开发,一级方程式大赛已经六连霸的梅赛德斯AMG车队工程师也同样在最短时间内研发出了呼吸机原型机。

  根据《Auto Motor Sport》对呼吸科医师的采访结论来看,特斯拉牌呼吸机更适合作为便携式呼吸机使用。若能最终量产,该款呼吸机作为救护车以及病患转院途中的辅助呼吸设备十分适用。但是目前决定各国新冠病患死亡率的关键却是重症加护病房内的大型固定式有创呼吸机。

  一般而言,医用呼吸机具体细分为无创机械通气(Non-Invasive Ventilaton,NIV,即无创呼吸机)和有创机械通气(Invasive Mechanical Ventilation,IMV,即有创呼吸机)两大类。无创呼吸机通过佩戴在病患脸上的密闭口罩供给氧气,而有创呼吸机的输氧管则需要(通过气管切开)深入病患的气管。此外,还有被视为终极武器,也是最为高精尖的ECMO(体外膜肺氧合)——即俗称“叶克膜”或“人工肺”的设备。

  相比于着重于气体压力、送气频率等关键性指标的特斯拉呼吸机,专业有创呼吸机还需要根据病患个人情况调整氧气浓度(高达90%以上的氧气含量,而非21%的大气含氧量)、雾化加湿控制湿度、加热至合适温度,以保证病患肺部得到最大程度的支持。若患者病情能够好转,呼吸机还需逐步降低氧气浓度以便患者重新适应自主呼吸。

  一系列复杂的参数设定与组合使得即便是护士和医生也难以独立操作此类呼吸机。一般情况下,此类呼吸机都需要制造商专员或经过特殊培训的医师方能操作。而配套的医学知识也是汽车厂商无法独立提供的。

  而特斯拉是否就呼吸机事宜与医疗机构或医疗设备商有过指导交流,目前仍不得而知。

  此前,德国的呼吸机制造商德尔格(Dr?gerwerk)就公开质疑车厂生产呼吸机的能力,德尔格也是目前中国市占率最大的呼吸机制造商。在德尔格看来,呼吸机的核心并不是气动元件,而是操控气动部件的电子系统与软件系统。

  根据软件开发的经验来看,独立开发、调试一套新软件系统根本无法在短短数月内完成。

  特斯拉牌呼吸机面临的另一个问题则是,相比于现行的诸如ISO 26262等汽车行业质量标准,监管机构对医疗设备的标准更加严格。尽管美国食品药品监督管理局FDA已经表示,将针对呼吸机放松监管标准,以使得呼吸机产量能够快速提升,但是通常需要两至三年的审查流程也难以赶上美国确诊病例的速度。

  纽约州州长安德鲁·科莫也同样表示,特斯拉的呼吸机无法为纽约州疫情峰值做好准备。

  马斯克和他的特斯拉另一个遭受争议的地方,则是马斯克在上高调表示将要自制呼吸机一事搁置之后的“倒爷”行为。

  此前,马斯克曾从中国购买了数千只口罩与1255台呼吸机捐赠给纽约的林肯医院。但是据报道,特斯拉捐赠的部分设备实际上只是用于治疗睡眠呼吸暂停的双水平气道正压机(Bi-PAP)。

  虽然马斯克坚称Bi-PAP可以为患有呼吸道疾病的患者提供呼吸支持,但是该类无创呼吸机对于新冠危重症几无效果。此前在华盛顿的一家养老机构内曾发生使用C-PAP(持续气道正压,Bi-PAP的减配形式)反而导致新冠病毒扩散的案例。

  此外,特斯拉纽约州布法罗工厂的呼吸机转产计划也并不那么单纯。作为与松下合营的电池工厂,该工厂在建立之初曾获得了7.5亿美元的国家补贴,对赌协议的条件则是特斯拉需为当地创造千余个工作岗位。在松下方面于上个月宣布退出与特斯拉的合作之后,借转产呼吸机之名确保员工雇佣数量也是特斯拉免于缴纳4100万美元罚款的最优解。

  至于特斯拉与的合作,目前官方仅确认马斯克的另一家公司SpaceX确在为其供应阀门等零部件,而呼吸机合作一事尚无定论。

  特斯拉或许是汽车厂商转产呼吸机大潮中最明亮的星,但事实上,在呼吸机生产上颇有建树的远不止特斯拉一家,其中不少车企甚至已经走得更远。

  作为特斯拉在美国本土市场的对手,福特和通用汽车就是稳扎稳打的代表。不同于特斯拉的DIY方案,福特、通用都选择了稳妥地与正规呼吸机制造商合作。

  进展最快的福特已经借助通用电气医疗保健部门的专业知识,得到了佛罗里达州呼吸机厂商Airon公司的授权以及FDA的批准,获准生产便携式的pNeuton Model A型呼吸机。

  该型号的呼吸机大面积使用了模电元件,仅配有开关与转盘操控机构,不具备电子屏等实时监测功能。相比于售价5万美元起步的有创呼吸机,该型呼吸机的部件数量从1000余个下降到了300个左右。

  根据福特的计划,公司将于4月20日起与全美汽车工人联合会UAW合作,投入500名员工在密歇根州的工厂开启正式生产。预计在4月底之前产量可达1500台,7月初之前产量达5万台,独立日之后的产能将稳定在每月3万台。而该型呼吸机的原装制造商Arion此前的月产能不足100台。

  至于此前被特朗普在上指责为妄图发国难财的,也与总部位于华盛顿的呼吸机厂商Ventec Life Systems合作,计划在其印第安纳州的科科莫工厂生产Ventec旗下VOCSN重症监护呼吸机的简配版V+Pro。

  目前已经获得了特朗普政府动用《国防生产法》指定的3万台呼吸机订单。通用预计将在4月底之前交付数百台呼吸机,6月之后月产能将稳定在1万台以上。

  或许是因为德国工程师协会VDI和德国机械工业协会VDMA都对车厂转型生产持否定态度,又或者是因为德国的死亡人数远远低于其他西方国家,以大众为首的德系车企将重心放在了为呼吸机厂商提供呼吸机面罩、空气滤芯等零配件业务上。

  汉诺威的大众汽车运动(VW Motorsport)、狼堡总部以及奥迪总部因戈尔施塔特等大众集团的50余个3D打印设备都在全负荷生产呼吸机面罩、防护服内撑等配件。集团旗下的兰博基尼博洛尼亚工厂除了缝制口罩之外,也加入了3D打印面罩的队伍;捷克布拉格的斯柯达工厂已经成功与布拉达工大合作研究出了欧标FFP3口罩(即N99)的3D打印方案;而在巴塞罗那的Martorell西雅特工厂,大众更是已于一周之前顺利地在Leon产线上开始组装简易呼吸机,不过该呼吸机还需要西班牙卫生部门的最终审批。

  结合福特、通用、大众们的经验,或许车企与专业呼吸机制造商合作才是当前疫情下汽车产业为医疗机构做出社会贡献的正确打开方式。

  正如总部位于加州圣迭戈的呼吸机制造商瑞思迈CEO Mick Farrell所言,呼吸机能够在特斯拉的锂电池帮助下更好地被使用。不过并未透露是否有与特斯拉合作的计划。

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