只花17天、動員20名工程師趕工...台灣首台醫療級呼吸器誕生,工研院克服哪些挑戰?
只花17天、動員20名工程師趕工...台灣首台醫療級呼吸器誕生,工研院克服哪些挑戰?

「台灣疫情穩定,不缺乏呼吸器,但我們做到超前部署,從只能進口產品,變成有自主生產能力!」工研院院長劉文雄振奮地說。

工研院動員超過20名工程師、花了17天加班趕工,今(8)日亮相台灣首台醫療級呼吸器原型機,預計於10月試量產10台設備,目標明年6月底協助國內廠商量產1百台。

工研院_台灣首台醫療級呼吸器
工研院打造國內首台呼吸器原型機,未來希望號召更多業者加入生產,展現以科技研發守護台灣,與全球防疫併肩作戰的決心。
圖/ 工研院

跨團隊打造醫療級呼吸器,難度在哪裡?

成大醫院急診部教授紀志賢解釋,呼吸器在臨床上可分為兩類:居家照護、醫療專業等級,原理多採用「正壓」形式。居家照護非侵入式產品,適用輕、中度呼吸道疾病,如給慢性肺阻塞、睡眠呼吸中止患者使用;醫療專業級多用於中、重度及嚴重呼吸窘迫症候群。

「台灣有居家照護呼吸器、有零組件供應鏈,但過去並沒有醫療級設備出現,」經濟部技術處長羅達生說。

一方面,醫療級呼吸器製造難度確實很高。工研院生醫所所長林啟萬說,若以人的器官做比喻,呼吸器重視「心臟」、「大腦」、「神經」跟「臉」四個部位。

他表示,心臟代表鼓風爐(馬達),由於呼吸道重症需連續使用器材,產品的噪音控制、穩定程度、體積大小都有限制;大腦象徵程式,管制CPU、電路板與被動元件;感測器與內部管線如同人體神經,掌握壓力與空氣流量變化;臉部指面板人因工程設計,需持續優化設計。

工研院_台灣首台醫療級呼吸器
工研院整合資通訊、機械、機電、顯示面板、醫學、電子材料與光學等七大領域人才,在過去累積快速試量產經驗下完成國內首台呼吸器原型機。
圖/ 工研院

工研院副院長張培仁解讀成功原因,除了有美國醫材大廠美敦力(Medtronic)釋出PB 560機型呼吸器的基礎設計,加上與經濟部技術處5年來合作快速量產,累積不少經驗,更重要的是做到三件事:

首先是軟體,團隊成功解譯美敦力原型機的近5萬筆軟體程式碼與功能。其次是系統組件,團隊積極在上中下游產業鏈,找尋包括微處理器、感測器、電扇馬達、鼓風爐、面罩等零組件,甚至以3D列印方式自製。第三件事是系統驗證,將呼吸器的關鍵零組件國產化。

台灣Can Help?看醫療級呼吸器市場與機會

全球呼吸器緊急需求主要國家概況表

資料來源:Society of Critical Care Medicine;Brookings Institution;歐盟等機構,統計至4/23

劉文雄強調,這台機器能替台灣產業帶來中、長期貢獻,包含超前部署物資、提升高階醫材競爭力等此外,也促成呼吸器測試平台上線,擁有鑑定與驗證能力。加上國際仍有2百多萬台的呼吸器缺口,若有餘裕協助其他國家,能展現Taiwan can help精神。

經濟部指出,2019年的呼吸治療產業全球產值為117億美元,2024年可望成長至176億美元,台灣能整合微處理器、半導體、石化、能源、精密機械等領域業者,做出醫療呼吸器產品,將有助高階醫材競爭力。

「台灣在呼吸器領域從未缺席!」崇仁科技創辦人、昭華慈善基金會執行長李清昭認為,台灣供應全球呼吸器近3成的管路、閥門零件,不能說以前都沒有幫上忙,問題在現在加入醫療級市場後,長久能不能獲利?

工研院_台灣首台醫療級呼吸器
工研院攜手產業合作,17天就完成台灣首台呼吸器原型機並順利運轉,提升台灣產業爭取布局高階醫材機會,展現「Taiwan Helps」的實力。
圖/ 工研院

他觀察,通常廠商接到1百台訂單,就已經很了不起,過去也只有在SARS時期出現過單筆1千台訂單,但最近各國政府都是以「萬」起跳,這代表一件事——呼吸器需求是精神面大於實務需要。

「 呼吸器技術不難,難在願不願意投入, 」李清昭認為,台灣能快速複製高階醫材、建立自己的產業,這很值得興奮,因為哪天若被斷貨,我們將不需害怕。

他強調,台灣更該趁機思考,醫療用呼吸器還有沒有哪些需求?像是結合物聯網,蒐集患者數據並補足市場缺口,這才會看見更廣的未來。

延伸閱讀:花30天自製呼吸器開賣菲、泰國,金寶在後疫情時代做了哪些超前部署?

責任編輯:陳映璇

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導航不是愈高階愈好!桃園產官資源如何賦能互宇向量,讓複雜技術真正「用得起、用得上」?
導航不是愈高階愈好!桃園產官資源如何賦能互宇向量,讓複雜技術真正「用得起、用得上」?

當無人機、無人船失去衛星定位訊號,還能繼續完成任務嗎?這道問題不只考驗導航設備的精度,更牽涉不同技術如何搭配,才能兼顧成本、可靠性與實際部署需求。

要理解自主載具如何在衛星訊號中斷時持續導航,得先認識「慣性導航」。互宇向量執行長鍾宏彬拿棒球作比喻:投手把球投出去後,球沒有GPS或遙控器,仍會依照出手角度、力量與旋轉向前運動。慣性導航則透過感測加速度與旋轉變化,持續推算載具的姿態、速度與位置。不過,慣性導航的誤差會隨時間累積,衛星定位訊號一旦中斷,位置推算也可能逐漸偏移。因此,自主載具需要不同定位與感測技術相互配合。2022年成立的互宇向量,便從這項需求切入,協助客戶選擇適合的導航技術,並將系統整合到產品中。

先定義任務,再決定導航規格

「以終點當起點。」鍾宏彬如此形容互宇向量的產品開發原則。相較於先提供設備、再由客戶自行整合,互宇向量在開發初期便參與討論,了解客戶要完成什麼任務,再決定性能、材料、演算法與預算。這套方法稱為「前端部署」。

以無人機精準投送為例,客戶希望載具不只抵達指定區域,還能接近建築物完成投送。飛行距離、定位精度、是否有人遙控,以及衛星訊號中斷後需要自主運作多久,都會影響系統設計。互宇向量必須先釐清這些條件,再選擇感測元件、調整導航架構,而不是直接套用既有產品。

互宇向量的技術涵蓋光纖陀螺儀(FOG)、慣性量測單元(IMU)、姿態與航向參考系統(AHRS),以及GNSS/INS融合導航方案。團隊曾與產業夥伴在實際水域驗證無人船導航系統,也透過觀音山隧道測試,觀察衛星訊號中斷時的導航表現。

對客戶而言,驗證的重點在於系統能否在任務要求的時間內維持足夠精度。互宇向量也不一定選用最高規格的零組件,而是依照需求調整演算法、材料與系統配置,必要時整合其他供應商的技術,減少客戶自行開發、測試與整合的時間及成本。

從光纖陀螺到系統整合,互宇向量把技術推向可部署的產品

鍾宏彬2010年投入光纖陀螺核心技術研究,2016年共同創辦極星光電。當時核心元件的客戶多具備自行整合能力,應用市場相對有限。他逐漸意識到,若想讓技術接觸更多使用者,就不能只停留在零件,還得往感測模組與完整系統發展。2022年成立互宇向量後,鍾宏彬延續過去累積的技術,採取合作設計製造(JDM)模式,讓團隊從產品開發初期便參與設計與驗證。

他把這種服務形容為「高階料理包」:客戶不必自行採購所有原料、研究怎麼煮,而是由互宇向量協助整合適合的技術,完成產品部署。公司不走低價、拚量路線,而是選擇與少數具有長期需求的專業客戶深入合作。目前團隊服務約12家核心客戶,透過持續參與產品開發,累積技術與合作經驗。

航太市場考驗的不只是技術,還有供應鏈與驗證能力

航太是互宇向量積極拓展的市場。目前約四成業務聚焦航太應用;2023年,團隊也與國家太空中心(TASA)展開策略性合作,推進MIOC與FOG技術的太空應用。

航太產業尤其重視「飛行履歷」(Flight Heritage)。鍾宏彬打趣地說,普通杯子就是杯子,但如果真的上過太空,「它就變成太空杯」。設備即使通過完整的地面測試,仍不等於經歷過發射與太空環境。對國際航太客戶而言,實際飛行驗證是評估設備可靠性的重要依據。鍾宏彬回憶,團隊過去花了兩、三年尋找海外企業客戶,始終不得其門而入。後來有國際業者得知互宇向量與國家太空中心合作,反而主動找上門。這段經驗讓他體會到,進入航太供應鏈除了技術能力,還需要讓國際客戶看見合作經驗與可信度。

從中央大學到蘆竹,桃園產官資源如何成為互宇的產業支點?

互宇向量與桃園的淵源,早在公司成立前就已開始。鍾宏彬從中央大學求學、攻讀博士到投入研究,一路留在桃園;第一次創業落腳楊梅,互宇向量則從青埔搬到蘆竹,建立廠辦空間。他笑稱,自己就像桃園「生出來的baby」。

桃園及北部地區聚集電路板、電子製造與機械加工等供應商,具備成熟的產業基礎。不過,部分業者長期專注既有市場,未必想過自身技術還能延伸至無人載具與航太應用。鍾宏彬舉例,互宇向量曾與傳統機械加工業者合作,協助對方了解航太供應鏈的品質驗證與製造要求,探索跨入新市場的可能。對這些業者而言,挑戰未必是技術能力不足,而是過去缺乏接觸航太應用的機會,不熟悉相關規格與驗證流程。

創業過程中,互宇向量也持續接觸桃園市政府青年事務局及相關局處、育成體系,參與創業交流與產業展會。鍾宏彬看重的是這些場合能讓團隊認識不同領域企業,拓展未來合作的可能。包括Meet桃園+在內的創業輔導與產業交流平台,也為在地新創提供接觸產業資源的機會。

從光纖陀螺核心元件走向完整導航系統,再延伸至航太合作與海外市場,互宇向量逐步建立從任務規劃、技術整合到系統驗證的能力。接下來,如何運用桃園既有的電子製造與精密加工基礎,找到更多能共同開發產品的夥伴,將是團隊拓展國際市場的重要課題。

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