台湾首台医疗呼吸器原型机诞生!专家:未来应连结 IoT 和 5G 技术开发出新机

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在新冠肺炎(COVID-19)疫情延烧下,全球对医疗呼吸器需求殷切。然而,在台湾经济部技术处科技专案的支持下,工研院与其研发团队跨领域合作,完成台湾第一台医疗级呼吸器原型机。对此,经济部技术处于今日(5/8)举办线上记者会,将发表“首台医疗级呼吸器原型机”让大众能完整了解国内首台医疗级呼吸器原型机打造的历程,看见以科技为防疫超前部署的实力!

整合国内上中下游的关键零组件厂商,强化医疗照护能量

经济部技术处罗达生处长表示,自疫情爆发以来,台湾已成为全球防疫的典范,经济部协同产、官、学、医等领域在防疫部属上已做好 3 阶段的准备。

  • Phase 1:备齐防护装置:包括口罩、防护衣等,也为医护人员的健康做好全面防护。
  • Phase 2:建立检测病毒能力,中研院、国卫院、国防部预医所,都同心齐力研发检测快筛技术,工研院也在短时间内发表核酸分子检测系统,以 1 小时快速揪出初期感染者,防止疫情扩散。
  • Phase 3:强化医疗照护能量,面对 COVID-19 全球确诊病例持续攀升,呼吸器数量供不应求,透过建置首台呼吸器原型机,发展台湾高阶医疗器材的自制能力。

2019 年呼吸治疗产业市值约 117 亿美元,预计到 2024 年,达 176 亿美元。台湾先前已有呼吸管件、连续阳压呼吸器的外销。然而,在这次全球呼吸器的需求中,也等同找到台湾布局高阶医材的契机,可借此机会将国内上中下游的关键零组件厂商进行整合,包含半导体、光电/电子、石化、能源、精密机械等领域,串联其优势与能量共同为高阶医材的整体输出布局做努力,如此一来不仅让台湾制造成为全球呼吸器供应链的一环,也益于整体提升台湾的国际竞争力。

首台医疗呼吸器原型机具 4 大意义

工研院刘文雄院长表示,过去台湾急重症使用的呼吸器都是仰赖进口,在经济部的支持下,以及美敦力(Medtronic)将其 PB 560 机型呼吸器的原始设计无偿授权给工研院,研发团队 17 天就打造出国内首台医疗呼吸器原型机,象征了 4 大意义,如下:

  1. 超前部署防疫物资:台湾虽然尚未缺乏,但仍可先预备,避免未来其他国家限制进口到台湾,未来可以自足并且可以出口。
  2. 提升布局高阶医材能力:从一般医材到高阶医材,从睡眠呼吸患者到新冠肺炎或其他呼吸道疾病重症患者。
  3. 建立校正及验证能力:医疗呼吸器需要长时间运作,其准确性、安全性、稳定性、品质效能等需要验证,也将协助建立与国际接轨的呼吸器校正及验证能力。
  4. 展现“Taiwan Helps”精神:除了提升产业的国际竞争力外,更是向世界证明台湾可以在呼吸器需求上贡献心力,展现“Taiwan helps,ITRI helps”!

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未来应连结 IoT 和 5G 技术开发新机型,以节省临床人员时间和精力

昭华慈善基金会李清昭执行长提到,台湾早已参与呼吸器的供应链中,其零组件(管路和阀门)约占全球呼吸器的 30%。台湾医疗产业也有能力制造呼吸器,制造并不困难,仅因需求太少,无法获利。在疫情之前,呼吸器全球一整年的订单约十几万台平时,台湾一般的呼吸器平时仅有个位数的订单,SARS 时期约 1 千台。然而这次的疫情,使得国际订单每次都是上万台。因此,制造呼吸器最难的话是要开始去做,带出行动。这次的疫情,也提醒台湾,现在不需要,不代表以后不需要,要超前部署,建立自己制造呼吸器的能力,避免未来有人断我们货,建立自己的产业。

另外,呼吸器没有分高阶和低阶,能救人就是最棒的呼吸器,最适合的机器就能救最多人。目前生产最多的是居家呼吸器,因为现在全球的状况是缓不济急,没有那么多受过训练且专业的临床医护人员来协助。就像,给赛车手一台普通车,他就能开出赛车的样子,给普通人一台超跑,反而会无法发挥超跑的功能或空摆在那边。需要务实的眼光来看这样事!PB 560 机型呼吸器也能适用于约 80% 呼吸道患者。

最后,若疫情过去,医材产业不该船过水无痕,应该将此次开发经验,连结台湾现有的物联网(IoT)、5G 技术,创造出新的呼吸器机型,让未来能让临床医护人员能随时观察且分析这些呼吸器的数据,减少奔波于各处的时间和精力。相信台湾能补足目前呼吸器缺乏的这一块,这是台湾呼吸器产业未来可进行的方向。

呼吸器是重要防疫战略物资!期盼未来能国产国用

成大医院急诊部纪志贤教授,提到呼吸器不足是最近全球正热烈讨论的议题,如哪些患者需要放弃治疗?年纪大的?长期预后差的?短期预后差的?先来先治疗?值得我们去省思。再来,他表示,呼吸器又可分医疗专业等级和居家看护等级。前者被用于治疗中、重度及严重呼吸道窘迫的患者,可分为侵入性和非侵入性二种;后者治疗轻、中症呼吸道症候群,以非侵入性为主。至于说,哪一种比较好?仍须以病人情况来评估。这些呼吸器更是一重要的战略物资,如何分配和预备就相当重要。

其他国家的呼吸器不足,这是一个公共卫生的危机,如何将危机转为转机和契机需国家和产业一起努力。另外,如同国舰国造、国机国造一样,以临床医师或其他医护人员角度来看,仍希望我们的呼吸器和检验试剂都是国家制造。也期待科技部、卫福部、各大学会、临床院所、第一线的胸腔科医师、呼吸治疗师一同努力。

呼吸器研发团队黄金阵容

工研院张培仁副院长介绍呼吸器团队黄金阵容,包含:

  1. 7 大跨领域整合:半导体、光电/电子、石化、能源、精密机械、医疗等
  2. 5年的快速试量产经验:整合现有平台和资源
  3. 30 位跨领域资深工程师:各种年龄层都有。
  4. 积极的态度:使命必达,永不放弃

接着,张副院长提到,在 Medtronic 给予原始的开源程式码(open source)之后,该研发团队工程师开始解译 Medtronic 原型机的软件程式(主程式就近 5 万行)与功能,再来团队积极在上中下游产业链中,找寻包括微处理器、传感器、电扇马达、鼓风炉、面罩等零组件,甚至以 3D 打印方式自制。最后是系统验证,将呼吸器的关键零组件国产化是第一步,并通过软硬件测试与最后的确效验证,在无缝接轨下,希望成功从 open source 变成实际产品(real product)。

解析呼吸器的关键零组件!预计明年 6 月量产百台!

工研院生医与医材研究所林启万所长进一步以人体器官为来比喻呼吸器的关键零组件,即是鼓风炉扮演心脏的角色,CPU(电路板和被动元件)扮演大脑的角色,传感器和内部管线扮演神经的角色,面板就是脸。预计将于 10 月底完成 10 台呼吸器试量产,以进行各项法规符合性验证,未来也希望号召更多业者加入生产,预计在明年 6 月完成量产 100 台呼吸器的目标,展现以科技研发守护台湾,与全球防疫并肩作战的决心。

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