Dự án máy thở nguồn mở: Cuộc đua sản phẩm Made in Vietnam

Theo số liệu thống kê đầu tháng 4/2020, thế giới có hơn 1,4 triệu người nhiễm COVID-19 và khoảng 25% trong số đó cần được hỗ trợ thở. Tuy nhiên, do hơn 50% dân số thế giới đang giãn cách xã hội, chuỗi cung ứng toàn cầu bị ảnh hưởng, nhu cầu về máy thở, máy trợ thở đang tăng cao, và đặc biệt là sự chia sẻ các công nghệ, thiết kế chế tạo máy trợ thở, máy thở đã tạo ra một cuộc đua thú vị về nghiên cứu, chế tạo, sản xuất thiết bị hỗ trợ thở, máy trợ thở và máy thở. Bài viết này đưa ra nhận định chung về thực trạng, nhu cầu và một số khuyến nghị về việc chuyển giao tri thức khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo, chế tạo và sản xuất máy trợ thở, máy thở tại Việt Nam.

Suy hô hấp dẫn đến tử vong do virut Sars-Cov-2

Vi-rút Sars-Cov-2 tấn công bệnh nhân thông qua việc xâm nhập tế bào, hình thành nên ổ vi-rút, gây rối loạn hệ miễn dịch và gây tổn thương phổi dẫn đến tử vong. Tính đến đầu tháng 4/2020, thế giới có hơn 1,4 triệu người nhiễm với tốc độ nhiễm mới trung bình khoảng 80 nghìn bệnh nhân mỗi ngày [1]. Trong số này có khoảng 25% bệnh nhân suy hô hấp cần thực hiện các biện pháp hỗ trợ thở (5% cần hồi sức hô hấp tích cực thông qua thở oxy gọng kính, oxy mặt nạ đơn giản, khoảng 15% cần hồi sức hô hấp tích cực thông qua thở oxy dòng cao, máy trợ thở và khoảng 5% bệnh nhân nặng có nguy cơ tử vong cao cần hồi sức hô hấp tích cực thông qua máy thở hoặc oxy hóa máu màng ngoài cơ thể (ECMO)).

Như vậy, với số bệnh nhân nhiễm COVID-19 hiện tại, thế giới đang cần tối thiểu 300.000 máy trợ thở (non-invasive ventilator) và nhu cầu tăng trung bình 10.000 máy mỗi ngày. Đây là các máy có cấu tạo không quá phức tạp, công nghệ đã có từ hàng chục năm trước và có sẵn nhiều phương án thiết kế, chế tạo khác nhau. Các máy trợ thở ngày càng trở nên cần thiết trong đại dịch COVID-19 vì chúng hỗ trợ nhiệu quả cho bệnh nhân, tránh lây nhiễm, giảm áp lực phục vụ cho y tá, giá rẻ, được chia sẻ miễn phí (thông qua các mã nguồn mở, các bản miễn phí của công ty thương mại) nên càng kích thích các nhóm nghiên cứu, chế tạo và phát triển trong bối cảnh hơn 50% dân số thế giới đang phải cách ly xã hội. 

Tuy nhiên, việc chế tạo và sản xuất các máy trợ thở ngày càng khó khăn vì khan hiếm linh kiện cảm biến, chuỗi cung ứng toàn cầu bị gián đoạn do đại dịch, giao thông đình trệ, mọi người bị giãn cách xã hội và đặc biệt là nhiều hãng sản xuất lớn gom hàng để sản xuất hàng chục nghìn máy trợ thở trong thời gian rất ngắn.

Cuộc đua sản xuất máy thở: Đích đến không dành cho kẻ chậm chân

Hưởng ứng lời kêu gọi của chính phủ các nước, các hãng ô tô đã quyết định tận dụng hạ tầng và nhân lực để sản xuất trang bị y tế, phục vụ nỗ lực chống dịch. Các nhà sản xuất máy thở trên thế giới đang phải tăng sản lượng ngay cả khi đại dịch COVID-19 đã chặt đứt nhiều mắt xích vận chuyển cũng như nguồn cung các linh kiện thiết yếu như ống thở, van, động cơ và bảng mạch điện tử. Một số linh kiện trong đó được sản xuất tại Trung Quốc, nơi bùng phát dịch bệnh đầu tiên.

Trong khi các hãng sản xuất thiết bị y tế cố gắng tìm cách đáp ứng đủ nhu cầu máy thở, chính phủ các nước cũng đã phải "cầu cứu" sự hỗ trợ của quân đội [2], đề nghị các nhà sản xuất khác tham gia sản xuất máy thở, thậm chí tính tới cả phương án dùng máy in 3D để tăng tối đa lượng thiết bị. Chính phủ các nước đã nhấn mạnh vai trò thiết yếu của các nhà sản xuất trong việc góp sức vào công cuộc chống dịch COVID-19. 

Dẫu vậy, trong bối cảnh hiện nay, công ty nào cũng phải tăng gấp đôi, thậm chí gấp 3 công suất bình thường. Một trong các nhà sản xuất máy thở lớn nhất thế giới, công ty Hamilton Medical AG có trụ sở tại Thụy Sĩ, đặt mục tiêu nâng sản lượng lên khoảng 21.000 máy thở trong năm nay, tăng 6.000 chiếc so với 15.000 máy thở năm ngoái. Còn công ty Siare Engineering International Group có trụ sở tại Bologna (Ý) với 25 kỹ thuật viên quân đội tham gia lắp ráp các máy hi vọng sẽ tăng gấp 3 sản lượng máy thở hằng tháng.

Ở châu Âu, Volkswagen tuyên bố sẽ sản xuất 200.000 máy trợ thở nhóm FFP-2 và FFP-3, sau khi hoàn tất việc cải tạo dây chuyền sản xuất ô tô sang mục đích mới. Về phần mình, Daimler - tập đoàn mẹ của Mercedes-Benz - dự kiến sẽ cung cấp 110.000 mặt nạ phòng độc cho chính quyền bang Baden- Wuerttemberg (Đức). BMW cũng sẽ cung cấp 100.000 máy trợ thở. 

Không thua kém đối thủ Đức, ở Italia, Ferrari và Fiat cũng cam kết sẽ cung cấp máy trợ thở cho các bệnh viện của đất nước hình chiếc ủng, nơi các bệnh viện đang quá tải vì số lượng bệnh nhân COVID-19 khổng lồ. Trong khi đó, các hãng xe Anh như Vauxhall, Rolls-Royce đều đã công bố kế hoạch sản xuất vật tư y tế. Hai đội đua F1 của nước này là McLaren và William đã điều động toàn bộ nhân sự của mình để tham gia sản xuất trang bị y tế, tập trung cung cấp cho Dịch vụ Y tế quốc gia Anh (NHS). 

Tại Mỹ, khi số người nhiễm bệnh tăng lên đứng đầu thế giới (hơn 163.000 trường hợp trong ngày 31/3), Chính phủ cũng đã đề nghị hai hãng ô tô lớn nhất nước là General Motors (GM) và Ford bắt tay vào sản xuất máy trợ thở để đáp ứng nhu cầu đang tăng lên nhanh chóng. Ford và GE hợp tác để sản xuất 50.000 máy thở trong 100 ngày. Hãng sản xuất ôtô Ford Motor Co. của Mỹ ngày 30/3 (giờ địa phương) cho biết sẽ sản xuất 50.000 máy thở trong 100 ngày tới tại một nhà máy ở Michigan với sự hợp tác của đơn vị y tế Healthcare GE thuộc tập đoàn công nghiệp General Electric (GE). Sau đó, hãng có thể sản xuất 30.000 máy thở/tháng để đáp ứng hoạt động điều trị đối với các bệnh nhân mắc dịch viêm đường hô hấp cấp COVID-19. 

Ford cho biết, thiết kế máy trợ thở được cấp phép sử dụng cho Healthcare GE và có sự chấp thuận của Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Mỹ - có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng của hầu hết bệnh nhân mắc COVID-19 và hoạt động dựa vào áp suất không khí thay vì điện.

Tại Việt Nam, Chính phủ đã chỉ đạo Bộ Y tế rà soát lại toàn bộ số lượng các loại máy thở hiện đang sử dụng và dự trữ, đồng thời đánh giá đầy đủ nhu cầu máy thở cho các kịch bản và xây dựng kế hoạch huy động, đặt hàng sản xuất mới. Bộ Y tế chủ động phối hợp chặt chẽ với các doanh nghiệp trong nước để chủ động trong nghiên cứu và sản xuất máy thở; đồng thời nghiên cứu kiến nghị của các doanh nghiệp để đẩy nhanh tiến độ sản xuất máy thở trong nước như ban hành tiêu chuẩn về máy thở, hỗ trợ thiết bị đo lường, thực hiện thủ tục thông quan và miễn thuế nhập khẩu đối với các nguyên liệu để sản xuất máy thở. Bên cạnh đó, Bộ Y tế chủ trì, phối hợp với Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN), các bộ, ngành và cơ quan liên quan tổ chức kiểm định, đánh giá thử nghiệm máy thở sản xuất trong nước để có thể đưa ra sử dụng kịp thời, góp phần vào việc phòng, chống dịch bệnh COVID-19.

Dự án máy thở công nghệ nguồn mở

Máy thở là một thiết bị y tế có tính chất và cấu trúc đặc biệt, có liên quan trực tiếp đến việc bảo vệ mạng sống con người. Vì vậy, máy thở cần được thiết kế với độ chính xác tuyệt đối. Do đó, để cho ra đời một chiếc máy thở đạt chuẩn đòi hỏi các nhà sản xuất phải nghiên cứu và được đào tạo kỹ lưỡng, và sẽ mất rất nhiều thời gian.

Hưởng ứng lời kêu gọi toàn dân ủng hộ phòng chống dịch COVID-19 của Chính phủ, cộng đồng khoa học công nghệ Việt Nam đang chung tay xây dựng Dự án máy thở Công nghệ nguồn mở Made in Vietnam. Bên cạnh đó, sự vào cuộc đồng bộ của Chính phủ, các bộ ngành, cộng đồng kỹ thuật y sinh Việt Nam cùng các doanh nghiệp kỳ vọng sẽ tạo nên sự đột phá của các sản phẩm y tế Made in Việt Nam trong thời gian ngắn kỷ lục.

Các thông tin cần thiết liên quan đến quá trình thiết kế chế tạo máy trợ thở, máy thở được liên tục thống kê và chia sẻ cho các nhóm nghiên cứu, chế tạo để có thể dễ dàng truy cập và tham khảo như tài liệu ngắn của tác giả Dr Erich Schulz [3], tài liệu này đã được Chính phủ Anh công bố [4]. Hiện có hơn 40 dự án thiết kế, chế tạo máy trợ thở, máy thở nguồn mở hoặc bản quyền miễn phí như dự án của Đại học MIT (HoaKỳ) [5]; OxVent (Anh) [6]; máy trở PB560 (Medtronic) [7], OpenLung [8], OSV Ireland [9], PanVent [10]... Ví dụ như mẫu thiết kế của MIT có thể tùy biến để hoạt động được cả chế độ trợ thở và chế độ thông thường, giá rẻ, phù hợp với trường hợp khẩn cấp.

Hệ thống công nghệ nguồn mở của MIT

Mẫu thiết kế OxVent được chế tạo với các bộ phận có sẵn và là một thiết kế đơn giản, an toàn, dễ dàng lắp ráp, vận hành và có thể sản xuất ở quy mô lớn trong một khoảng thời gian tương đối ngắn. Mẫu thiết kế PB560 của Medtronic được đánh giá khá cao trong số các thiết kế được chia sẻ miễn phí đến khi hết dịch COVID-19 hoặc đến 2024. Đây là sản phẩm không phức tạp như những thứ hiện đang được sử dụng trong bệnh viện, nhưng dù sao cũng đáp ứng các yêu cầu về an toàn và các tính năng được yêu cầu.

Đơn giản hơn, giải pháp chế tạo các bộ cơ khí hỗ trợ thở áp lực dương liên tục [11] như cũng có thể tính đến giải pháp do các đội đua Công thức Mercedes F1 cùng với các kỹ sư và bác sĩ lâm sàng tại Đại học College London (UCL) [12] nghiên cứu, chế tạo và đạt được chứng nhận lưu hành trong thời gian ngắn kỷ lục (chỉ khoảng 10 ngày).

Máy thở công nghệ nguồn mở Pakistan với chủ yếu là các thành phần điện tử cơ bản và đã hoàn thành mô phỏng thiết kế điều khiển. Phiên bản thiết kế này tuân thủ hầu hết các yêu cầu do chính phủ Pakistan và Vương quốc Anh đặt ra. Tuy nhiên, do đang thiếu về cảm biến áp lực khí và cảm biến oxy nên không thể sản xuất được số lượng lớn.

Bệnh nhân nhiễm vi-rut Sars-CoV-2 cần thiết bị thở loại nào?

Bệnh nhân nhiễm vi-rut Sars-CoV-2 cần chủ yếu là máy trợ thở hoặc phương pháp tương đương, số còn lại cần máy thở hoặc ECMO. Nhiều hãng sản xuất máy thở, máy trợ thở, các thiết bị hỗ trợ cung cấp Oxy với giá thành từ vài trăm USD đến hàng chục ngàn USD nhưng do ảnh hưởng của đại dịch nên hầu hết các nước đều phải xây dựng kịch bản dự phòng và chuẩn bị số lượng lớn máy trợ thở, máy thở.

Đối với bệnh nhân nặng có nguy cơ tử vong cao, Việt Nam hiện có thể đáp ứng khoảng 5.200 máy thở, trong đó hơn 1.300 máy có thể điều chuyển giữa các đơn vị y tế nếu cơ quan chức năng cho phép. Việt Nam cũng đã có kế hoạch mua thêm khoảng 1.500 máy thở các loại từ các công ty thiết bị y tế trong và ngoài nước. Tổng năng lực đáp ứng máy thở của Việt Nam hiện tại có thể đáp ứng được các kịch bản hàng chục nghìn người nhiễm COVID-19 đồng thời.

Đối với các bệnh nhân suy hô hấp cần áp dụng các biện pháp hỗ trợ thở, Việt Nam đã tạo điều kiện để Công ty Metran sản xuất khoảng 2.000 máy trợ thở (năng lực sản xuất gần 15.000 chiếc/tháng) [13] và đồng ý để tập đoàn Vingroup đầu tư nhận chuyển giao công nghệ, đổi mới quy trình sản xuất nhằm chế tạo khoảng 5.000 máy thở gồm cả loại trợ thở theo thiết kế của MIT và thở xâm lấn theo thiết kế của PB560 (năng lực sản xuất lên đến 50.000 chiếc/tháng khi sử dụng nhà máy Vinfast và Vinsmart). 

Dù Việt Nam đang xử lý dịch rất tốt, nhưng với việc dự phòng kịch bản xấu nhất với từ 50.000 người nhiễm COVID-19 trở lên thì sự tham gia của Vingroup và Metran là đáng trân trọng, là nguồn cung cấp máy trợ thở dự phòng cho Việt Nam, thậm chí có thể xuất khẩu ra các nước khác trên thế giới. Bên cạnh Vingroup và Metran, hàng chục nhóm nghiên cứu đến từ các trường đại học trong cả nước (Đại học Bách Khoa Hà Nội, Đại học Đà Nẵng, Đại học Điện lực, Đại học Lạc Hồng…), các viện nghiên cứu, các doanh nghiệp nhỏ và vừa và nhiều nhóm nghiên cứu trẻ đã chủ động tiếp cận với hơn 40 dự án mã nguồn mở về máy thở trên thế giới, cải tiến và tận dụng các vật tư, trang thiết bị sẵn có để cho ra đời các mẫu thiết bị trợ thở (năng lực sản xuất khoảng 5.000 chiếc/tháng khi Việt Nam cần).

Những kết quả bước đầu

Tập đoàn Vingroup đã công bố quyết định triển khai việc sản xuất máy thở các loại (Xâm nhập và Không xâm nhập) và máy đo thân nhiệt nhằm cung ứng cho thị trường Việt Nam là một giải pháp đột phá, thể hiện tầm và bản lĩnh của tập đoàn tiên phong về công nghệ, công nghiệp tại Việt Nam. Vingroup đã ký kết hợp đồng license với hãng Medtronic của Mỹ để được sử dụng thiết kế của họ cho Máy thở Xâm nhập nhãn hiệu P560, đồng thời bắt tay vào nghiên cứu máy thở Không xâm nhập dựa theo thiết kế do trường Đại học MIT (Mỹ) chia sẻ cho cộng đồng [14].

Công ty Metran nếu được sự chấp thuận và tạo điều kiện về thủ tục, vận chuyển, cấp phép và các thủ tục liên quan đến mở rộng sản xuất của nhà máy Metran tại Bình Dương thì công ty Metran sẽ giao 2.000 bộ máy thở này cho Việt Nam để đáp ứng nhu cầu cấp thiết hiện nay dự kiến vào cuối tháng 5/2020 [15]. Trường Đại học Văn Lang và Tập đoàn Vạn Thịnh Phát cam kết tài trợ 2.000 máy trợ thở này của Metran để sử dụng trong việc điều trị cho bệnh nhân COVID-19 tại Việt Nam.

Kế hoạch trong tháng 4 và tháng 5 năm 2020, Việt Nam dự kiến sẽ có tới 7.000 máy trợ thở (Metran, Vingroup) và máy thở (tương đương mẫu PB560 của Vingroup) được sản xuất để Bộ KH&CN, Bộ Y tế thẩm định, cấp phép. Bên cạnh đó, các viện nghiên cứu, trường đại học đã có những sản phẩm chế tạo mẫu, sẵn sàng kết hợp với các xưởng sản xuất, doanh nghiệp để có thể cung ứng hàng ngàn thiết bị trợ thở khi có nhu cầu. Do đó, nhu cầu máy thở, trợ thở của Việt Nam cho mục đích phòng dịch nhằm đáp ứng các kịch bản hàng chục nghìn người nhiễm sẽ nhanh chóng được lấp đầy bởi năng lực sản xuất trong nước.

Như vậy, Việt Nam có thể chủ động ứng phó với các các kịch bản của dịch COVID-19 liên quan đến thiết bị hỗ trợ thở, máy trợ thở, máy thở các loại với số lượng gần 7.000 máy thở, gần 10.000 máy trợ thở và có thể đáp ứng công suất lên đến 60.000 máy thở/tháng. Dù việc thực hiện kế hoạch này là thách thức không nhỏ đối với hệ thống sản xuất như của Vingroup, Metran và các đơn vị chế tạo, sản xuất khác nhưng đây là sự thay đổi mà Việt Nam đã không kịp làm điều tương tự trong dịch Sars năm 2003.

Kết luận

Hiện nay có nhiều nhóm đang tham gia nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm theo các mô hình, mẫu nguồn mở máy trợ thở (một số có cải tiến mode để có thể thực hiện chức năng xâm lấn). Cần lưu ý việc đưa những thiết kế vào trong thực tế còn cần nhiều điều kiện khác nữa chứ không chỉ đơn giản là thiết kế được mẫu chạy được (Cần có sự tham gia của bác sĩ; chuyên gia có kinh nghiệm về máy thở, thiết kế và gia công cơ khí; chuyên gia hoặc đầu mối về nhựa; người có kinh nghiệm về điện tử; đội ngũ hỗ trợ, tư vấn và văn bản).

Nhu cầu về máy trợ thở trên thế giới hiện nay dự kiến khoảng 300.000 chiếc (theo tốc độ tiến triển của dịch COVID-19), nhưng hiện nay việc dự đoán nhu cầu máy trợ thở tại Việt Nam không lớn do Việt Nam đang thực hiện phòng chống dịch COVID-19 rất tốt. Các viện nghiên cứu, trường đại học, nhóm nghiên cứu và các công ty nên chủ động tập trung hợp lực để (nếu được) thì tạo ra sản phẩm có thể sử dụng quy mô toàn cầu, thay vì chỉ tập trung trong phạm vi của Việt Nam. Việt Nam hiện nay vẫn thiếu các nhóm đủ mạnh để có thể tham gia vào cuộc chơi toàn cầu về công cụ, dụng cụ hỗ trợ thở; máy thở không xâm lấn (máy trợ thở - noninvasive ventilator); máy thở xâm lấn (invasive ventilator). Đây là thách thức nhưng cũng là cơ hội cho sáng tạo (creative); đổi mới (innovation) và chuyển đổi số (Digital Transformation).

Cuộc chơi sản xuất thiết bị Made in Vietnam vẫn còn nhiều khó khăn, chúng ta còn thiếu từ nhân lực, công nghệ, quản lý, đến chuỗi cung ứng… nhưng trong những tình huống cấp bách của xã hội, những điểm sáng đã được thắp lên và đã có những thành công được xã hội ghi nhận. Tuy nhiên để có nhiều điểm sáng hơn nữa, rất cần sự chỉ đạo từ Chính phủ, hỗ trợ trợ từ các bộ, ban, ngành; sự chung tay của các chuyên gia, nhà khoa học, nhà công nghệ; và nhiều hơn nữa các nhà tài trợ, doanh nghiệp đồng tâm hiệp lực.

Tài liệu tham khảo

1. http://baochinhphu.vn/

2. https://tuoitre.vn/cuoc-dua-san-xuat-may-tho-20200331085032889.htm.

3. MBBS, FANZCA, Brisbane, Australia.

4.https://www.gov.uk/government/publications/coronavirus-COVID-19-ventilator-supply-specification/rapidly-manufactured-ventilator-system-specification.

5. https://nongnghiep.vn/dot-pha-dieu-tri-covid-19-nga-thanh-cong-dung-mot-may-tho-cho-bon-benh-nhan-d261068.html.

6. https://www.bbc.com/future/article/20200401-covid-19-the-race-to-build-coronavirus-ventilators.

7. https://vee.phenikaa-uni.edu.vn/chitiet/tin-tuc_2019_2_13_9_48_23/bo-ho-so-thiet-ke-may-tho-medtronic-pb560.

8. https://openlung.org/

9. https://opensourceventilator.ie/

10. https://panvent.blogspot.com/

11. https://www.youtube.com/watch?v=v34M0dIokLw.

12. https://www.cityam.com/coronavirus-mercedes-designed-ventilator-gets-approval-for-nhs-use/

13. https://thanhnien.vn/tai-chinh-kinh-doanh/viet-nam-se-co-them-2000-may-tho-giup-dieu-tri-benh-nhan-covid-19-1204686.html.

14. https://vtv.vn/trong-nuoc/vingroup-bat-tay-vao-san-xuat-may-tho-va-may-do-than-nhiet-20200403184648109.htm.

15. https://thanhnien.vn/tai-chinh-kinh-doanh/viet-nam-se-co-them-2000-may-tho-giup-dieu-tri-benh-nhan-covid-19-1204686.html.

(Bài đăng trên ấn phẩm in Tạp chí TT&TT số 2 tháng 4/2020)