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凱磁醫(yī)療:國內(nèi)唯一擁有全磁懸浮體內(nèi)和體外人工心臟用電機(jī),實(shí)現(xiàn)技術(shù)新突破

2024-05-14

醫(yī)學(xué)技術(shù)的快速更迭,正在為許多疑難雜癥提供前沿的技術(shù)解決方案。以復(fù)雜、精密、多學(xué)科結(jié)合、高技術(shù)壁壘為特點(diǎn)的人工心臟,便是人類攀登生命科學(xué)高峰后取得的一頂桂冠,人工心臟也因此被譽(yù)為心血管疾病治療領(lǐng)域“皇冠上的明珠”。

《中國心血管健康與疾病報(bào)告2022》顯示,我國心血管疾病現(xiàn)患人數(shù)3.3億,其中心力衰竭患病率近年呈增長趨勢(shì),患者已達(dá)890萬。在患者數(shù)量持續(xù)上升、藥物治療效果不佳、心臟供體緊缺的背景下,植入人工心臟或體外心臟輔助已經(jīng)成為延續(xù)心衰患者生命的有效治療方法。人工心臟儼然已成為心血管領(lǐng)域中最火熱的賽道之一。

但事實(shí)上,入局人工心臟研發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)并未呈燎原之勢(shì)。高精尖的技術(shù)要求、巨大的研發(fā)投入、深厚的交叉學(xué)科背景等壁壘高筑,使得人工心臟上市產(chǎn)品屈指可數(shù),作為核心部件的全磁懸浮電機(jī),更是一座橫亙?cè)谠S多企業(yè)面前難以逾越的大山。

洞察到這一行業(yè)痛點(diǎn),握全磁懸浮電機(jī)技術(shù)的重慶凱磁醫(yī)療技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“凱磁醫(yī)療”)以身入局,以“核心部件供應(yīng)商”的角色為醫(yī)療器械企業(yè)鋪平道路。公司專注于全磁懸浮電機(jī)底層平臺(tái)性技術(shù)的創(chuàng)新與突破,致力于該技術(shù)在心血管領(lǐng)域高端醫(yī)療器械、生物制藥和微電子等行業(yè)核心部件的開發(fā)和應(yīng)用。

填補(bǔ)人工心臟技術(shù)缺口,已攻克全磁懸浮耦合和解耦技術(shù)難點(diǎn)

作為“心血管疾病中的癌癥”,心臟移植是治療終末期心衰的最佳方法,但每年心臟供體數(shù)量?jī)H為500個(gè)左右,難以滿足百萬量級(jí)的移植需求,使得許多患者在等待移植的過程中失去生命。人工心臟則成為目前除心臟移植外最理想的治療方法。

一方面,心血管疾病患病率上升、器官衰竭風(fēng)險(xiǎn)增加以及器官移植數(shù)量不足驅(qū)動(dòng)著人工心臟市場(chǎng)增長;另一方面,人工心臟經(jīng)歷搏動(dòng)泵-軸流泵/機(jī)械泵-磁液泵-全磁懸浮泵的技術(shù)迭代,在設(shè)備體積、手術(shù)侵犯性、血液相容性等方面不斷優(yōu)化,呈現(xiàn)出較為光明的發(fā)展前景。

據(jù)The Insight Partners數(shù)據(jù)顯示,全球人工心臟市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從2021年的19.8億美元增長到2028年的49.9億美元,復(fù)合年增長率將達(dá)到15.5%。

從細(xì)分品類來看,人工心臟可分為體內(nèi)人工心臟(也稱植入式人工心臟)與體外人工心臟(也稱體外血泵)。植入式人工心臟用于終末期慢性心力衰竭患者,長期替代其心臟功能;體外血泵應(yīng)用范圍則更加廣泛,常見于復(fù)雜PCI和復(fù)雜搭橋手術(shù)的圍術(shù)期支持、心源性休克的心臟功能支持治療等,起到中短期替代心臟功能的作用。不僅如此,體外血泵還可以用于肝臟、腎臟、心臟等器官灌注,使離體器官存活時(shí)間從幾小時(shí)延長至數(shù)十小時(shí),為急需器官移植患者爭(zhēng)取更多時(shí)間,從而挽救更多生命。

血泵2.png

凱磁醫(yī)療體內(nèi)人工心臟和體外血泵用電機(jī)

不論是植入式人工心臟還是體外血泵,都在朝著最新一代的全磁懸浮技術(shù)上迭代。相對(duì)其他傳統(tǒng)技術(shù),全磁懸浮技術(shù)的人工心臟具有更良好的血液相容性,能降低患者出現(xiàn)血栓、中風(fēng)的風(fēng)險(xiǎn),安全性更高。

但目前,國內(nèi)全磁懸浮體內(nèi)、體外血泵還處于相對(duì)滯后的發(fā)展?fàn)顟B(tài),原因便在于全磁懸浮技術(shù)的一大難點(diǎn)——耦合與解耦。

“全磁懸浮是通過電磁主動(dòng)控制,具有電磁磁場(chǎng),而永磁體具有永磁磁場(chǎng),兩種非線性的磁場(chǎng)疊加就產(chǎn)生了耦合,如果要進(jìn)行穩(wěn)定的懸浮和旋轉(zhuǎn),就需要對(duì)在這個(gè)耦合磁場(chǎng)的懸浮力和旋轉(zhuǎn)力進(jìn)行解耦”。凱磁醫(yī)療市場(chǎng)總監(jiān)李奇略介紹到,“解耦”就像把一杯混勻了的可樂和橙汁分開,同時(shí)分別倒入兩個(gè)杯子中,一個(gè)杯子只能裝可樂,另一個(gè)杯子只能裝橙汁,難度之大,可想而知。目前,凱磁醫(yī)療已成功攻克這一技術(shù)難點(diǎn),并自研出國內(nèi)領(lǐng)先的采用全磁懸浮技術(shù)并且能量產(chǎn)交付的血泵用電機(jī)。

在技術(shù)迭代中,全磁懸浮技術(shù)在提升血液相容性、減少并發(fā)癥等方面的優(yōu)勢(shì)使其成為人工心臟研發(fā)中的最優(yōu)技術(shù)路徑。但放眼現(xiàn)實(shí),由于技術(shù)壁壘高,能攻克這一核心技術(shù)的企業(yè)少之又少。這正是凱磁醫(yī)療專注于全磁懸浮電機(jī)底層平臺(tái)性技術(shù)的原因,也造就了凱磁醫(yī)療獨(dú)特的定位。

全磁懸浮電機(jī)原理圖.png

全磁懸浮(左)和磁耦合(右)技術(shù)原理圖

“其他企業(yè)一般更加專注于整機(jī)產(chǎn)品的打造,而我們只專注于全磁懸浮電機(jī)底層技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用,自下而上,做專做精”,凱磁醫(yī)療總經(jīng)理鄭士杰表示,凱磁醫(yī)療將采取“縱向深入”的打法,深耕底層磁懸浮電機(jī)技術(shù)解決方案,并根據(jù)全磁懸浮技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景拓展相應(yīng)的商業(yè)模式。

碩博比例超50%,打造最新一代多自由度全磁懸浮平臺(tái)性技術(shù)

目前國內(nèi)外已有數(shù)款人工心臟上市,但采用的技術(shù)路線各不相同,包括磁液懸浮、永磁體驅(qū)動(dòng)的磁耦合、全磁懸浮等等。其中,全磁懸浮技術(shù)對(duì)血液的保護(hù)最佳,也最難攻克。

“采用滑動(dòng)軸承的血泵必然會(huì)涉及到發(fā)熱、磨損等問題,對(duì)血液的破壞較大”,凱磁醫(yī)療總經(jīng)理鄭士杰向動(dòng)脈網(wǎng)介紹到。“磁液懸浮技術(shù)的人工心臟體需要血液承擔(dān)一定的承托力將葉輪浮起,該過程中,葉輪會(huì)對(duì)血液產(chǎn)生一定的壓迫,造成血液破壞”。

而凱磁醫(yī)療的最新一代多自由度全磁懸浮平臺(tái)性技術(shù)則可以解決其他技術(shù)路線存在的磨損、發(fā)熱、破壞血液等問題,實(shí)現(xiàn)了無接觸、無摩擦、無發(fā)熱、低剪切力,能夠保持良好血液相容性。在全磁懸浮電機(jī)方面,凱磁醫(yī)療已形成獨(dú)有的技術(shù)壁壘。

目前,磁懸浮電機(jī)學(xué)術(shù)界和國際公認(rèn)的判斷全磁懸浮技術(shù)的核心指標(biāo)有兩個(gè):第一,能在空氣中懸浮旋轉(zhuǎn),且無任何物理支撐;第二,是否為電磁主動(dòng)驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮旋轉(zhuǎn),而非永磁體驅(qū)動(dòng)永磁體的磁耦合方式。凱磁醫(yī)療的全磁懸浮平臺(tái)性技術(shù)完全符合這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

凱磁醫(yī)療在全磁懸浮技術(shù)上的突破,離不開公司背后一流的專業(yè)團(tuán)隊(duì)。公司匯集國內(nèi)外磁懸浮電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的頂尖科研人才和產(chǎn)業(yè)團(tuán)隊(duì),結(jié)合高校領(lǐng)先的前沿技術(shù)和凱磁醫(yī)療自身強(qiáng)大的工程化能力與產(chǎn)品的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),將基礎(chǔ)研究、應(yīng)用開發(fā)、新產(chǎn)品研制融于一體。

“全磁懸浮電機(jī)雖然是‘電機(jī)’,但是單靠電機(jī)的技術(shù)背景是不可能研發(fā)出來的,單靠磁懸浮技術(shù)背景也無法成功,必須要把兩者緊密結(jié)合”,凱磁醫(yī)療總經(jīng)理鄭士杰介紹到。而在這方面,凱磁醫(yī)療擁有“電機(jī)+全磁懸浮”的交叉學(xué)科技術(shù)背景與深厚的專業(yè)積累,并有多位知名專家坐鎮(zhèn)。

其中,公司的磁懸浮技術(shù)專家為撰寫了國內(nèi)第一本磁懸浮專著的武漢理工大學(xué)二級(jí)教授,也是我國磁懸浮技術(shù)專業(yè)委員會(huì)副主任委員和國際磁懸浮軸承學(xué)術(shù)委員會(huì)委員;電機(jī)技術(shù)專家為國家杰青、青年長江學(xué)者,東南大學(xué)首席教授。另外,公司多學(xué)科的研發(fā)團(tuán)隊(duì),包括清華大學(xué)精密儀器系教授等國內(nèi)眾多高校教授和技術(shù)領(lǐng)頭人,團(tuán)隊(duì)碩博比例超過50%,其中不乏來自海德堡大學(xué)、石溪大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)、東南大學(xué)、西安交大、重慶大學(xué)、電子科技大學(xué)等國內(nèi)外知名高校。

無支撐、無摩擦、高血液相容性,所有產(chǎn)品均已實(shí)現(xiàn)全流程完全自主設(shè)計(jì)

凱磁醫(yī)療團(tuán)隊(duì)從2021年開始全磁懸浮血泵用電機(jī)的研發(fā),已申請(qǐng)相關(guān)專利達(dá)60多項(xiàng)。作為國內(nèi)唯一擁有全磁懸浮體內(nèi)和體外血泵用電機(jī)研發(fā)和交付能力的企業(yè),其兩款產(chǎn)品均通過第三方實(shí)驗(yàn)室測(cè)試。

血液相容性是血泵最重要的臨床指標(biāo),而國際公認(rèn)提升血液相容性的核心技術(shù)途徑便是全磁懸浮技術(shù)。凱磁醫(yī)療體內(nèi)外血泵用電機(jī)均采用了該技術(shù),無任何物理接觸,轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生任何磨損、顆粒或發(fā)熱,也不會(huì)對(duì)血液有擠壓作用,大大減少對(duì)血液的破壞;同時(shí),全磁懸浮技術(shù)使血泵擁有更寬大的血液流道,超大血液流通間隙使血液有充分的流通空間,從而進(jìn)一步減少對(duì)血液的破壞。

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全磁懸浮血泵擁有的超大血液流通間隙

凱磁醫(yī)療的全磁懸浮體內(nèi)血泵用電機(jī)用于全磁懸浮心室輔助裝置,采用混磁驅(qū)動(dòng)技術(shù),進(jìn)一步降低了功耗,并且具有較強(qiáng)的適應(yīng)性,可用于移植前過渡治療(BTT)、恢復(fù)心臟功能的過渡治療(BTR)或長期治療(DT)。

全磁懸浮體外血泵用電機(jī)具有較強(qiáng)的拓展性,能為心臟功能衰竭、爆發(fā)性心肌炎、器官移植、救治轉(zhuǎn)運(yùn)等患者提供體外循環(huán)。該設(shè)備體積小、運(yùn)行穩(wěn)定性高,可與體外循環(huán)機(jī)、ECMO系統(tǒng)、器官灌注系統(tǒng)、器官轉(zhuǎn)運(yùn)平臺(tái)等配套使用,并可滿足不同場(chǎng)景下患者救治和轉(zhuǎn)運(yùn)的需要。在安全性方面,該裝置抗震、抗扭擺性強(qiáng),360°翻轉(zhuǎn)亦不影響正常運(yùn)行。

“憑借我們的全磁懸浮體內(nèi)外血泵用電機(jī),凱磁醫(yī)療可以幫助醫(yī)療器械公司和醫(yī)院降低30%以上的成本”,凱磁醫(yī)療總經(jīng)理鄭士杰向動(dòng)脈網(wǎng)介紹到。而這主要緣于公司產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全流程完全自主設(shè)計(jì),包括電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、傳感器、控制系統(tǒng)等,從而使得成本更加自主可控。

凱磁醫(yī)療的商業(yè)模式十分注重開放性,體外血泵用電機(jī)可以直接以電機(jī)產(chǎn)品形式進(jìn)行售賣,還可以采取“合作授權(quán)”的模式進(jìn)行深度合作,與客戶共同推進(jìn)我國人工心臟發(fā)展,提高患者生活質(zhì)量。

多元化的全磁懸浮技術(shù)產(chǎn)品線,滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域不同客戶群體需求

除了深耕醫(yī)療器械領(lǐng)域外,凱磁醫(yī)療還針對(duì)市場(chǎng)需求,將全磁懸浮技術(shù)運(yùn)用到微電子和生物制藥領(lǐng)域,研發(fā)出對(duì)標(biāo)國際龍頭企業(yè)的全磁懸浮攪拌電機(jī)和全磁懸浮潔凈泵。

內(nèi)外轉(zhuǎn)子攪拌器.png

凱磁醫(yī)療全磁懸浮內(nèi)外轉(zhuǎn)子攪拌電機(jī)

凱磁醫(yī)療的全磁懸浮攪拌電機(jī)有用于一次性配液系統(tǒng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子攪拌電機(jī),也有可在線CIP/SIP的外轉(zhuǎn)子攪拌電機(jī)。由于無機(jī)械密封件和陰陽軸承,全磁懸浮攪拌電機(jī)在攪拌混勻過程無泄露、無污染和免于維護(hù),能提高生物制品產(chǎn)出率。該產(chǎn)品可滿足生物制藥上游到下游工藝中的一系列混勻需求,尤其適用于合成生物領(lǐng)域,例如疫苗、試劑、蛋白等高價(jià)值制品的攪拌混勻。相比于傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌和磁力攪拌電機(jī),大幅度提升潔凈度、細(xì)胞活性和產(chǎn)出率。

全磁懸浮潔凈泵具有低剪切、無脈沖、無金屬析出、無磨損等優(yōu)點(diǎn),避免晶圓在清洗過程中因清洗不均勻、金屬析出物或顆粒物造成的受損,提高晶圓良率,能為微電子領(lǐng)域超純介質(zhì)的輸送、生物制藥領(lǐng)域過濾提供穩(wěn)定可靠的解決方案。

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凱磁醫(yī)療全磁懸浮潔凈泵

“從技術(shù)更新變革的角度看,全磁懸浮技術(shù)是明顯優(yōu)于以往同類技術(shù)的。國際領(lǐng)先的全磁懸浮人工心臟產(chǎn)品和全磁懸浮攪拌系統(tǒng)等產(chǎn)品已經(jīng)受到市場(chǎng)的認(rèn)可。我們希望能用這一最新、最優(yōu)的技術(shù)方案幫助國內(nèi)企業(yè)縮小與國際龍頭的差距,并實(shí)現(xiàn)趕超”,總經(jīng)理鄭士杰表示。凱磁醫(yī)療的全磁懸浮體內(nèi)外血泵用電機(jī)不僅能幫助初創(chuàng)企業(yè)攻克技術(shù)難關(guān)、快速進(jìn)入市場(chǎng),而且能幫助成熟企業(yè)降低成本,加快商業(yè)化步伐。而作為目前國內(nèi)唯一能夠?qū)崿F(xiàn)全磁懸浮內(nèi)外轉(zhuǎn)子攪拌電機(jī)交付的企業(yè),凱磁醫(yī)療也在幫助制藥企業(yè)優(yōu)化現(xiàn)有的攪拌、過濾技術(shù)方案,促進(jìn)降本增效。

作為全磁懸浮電機(jī)技術(shù)的引領(lǐng)者,凱磁醫(yī)療將繼續(xù)以新質(zhì)生產(chǎn)力為核心,扎根全磁懸浮技術(shù)的打磨更新,為中國醫(yī)療器械、制藥器械等領(lǐng)域的國產(chǎn)替代與國產(chǎn)創(chuàng)新貢獻(xiàn)技術(shù)力量


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