醫(yī)械創(chuàng)新資訊
前言
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美國Integer Holdings Corporation（NYSE：ITGR），是全球最大的服務(wù)于心臟、神經(jīng)調(diào)節(jié)、血管和便攜式醫(yī)療市場的醫(yī)療設(shè)備外包（MDO）制造商之一，旗下品牌包括Greatbatch Medical?, Lake Region Medical?和Electrochem?。公司2020財(cái)年銷售額逾12.58億，位列“2020全球醫(yī)療器械100強(qiáng)”榜單59名。
Integer的故事始于上個(gè)世紀(jì)公司創(chuàng)始人分別開發(fā)的幾項(xiàng)關(guān)鍵的醫(yī)療設(shè)備創(chuàng)新：Uniform Tubes（1940年成立）創(chuàng)始人Albert H.Manwaring，Lake Region Manufacturing（1947年成立）創(chuàng)始人Joseph Fleischhacker Sr.，和Wilson Greatbatch Ltd.（1970年成立）的創(chuàng)始人Wilson Greatbatch。Integer的拉丁文本意即為“whole，整體”的意思。今天的Integer公司，正是上述3位創(chuàng)始人創(chuàng)立的公司及其并購公司近年來組建的合體公司。
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一、Wilson Greatbatch
及世界上首個(gè)植入式心臟起搏器的誕生
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心臟起搏器是一項(xiàng)拯救了數(shù)百萬心臟病患者生命的偉大發(fā)明。而這項(xiàng)裝置的發(fā)明人，正是Integer前身公司Greatbatch Medical創(chuàng)始人Wilson Greatbatch（1919-2011）先生。
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Greatbatch是一位多產(chǎn)的美國發(fā)明家，1986年入列美國發(fā)明家名人堂（National Inventors Hall of Fame）。他一生中有325項(xiàng)創(chuàng)新發(fā)明專利，是喬治·H·W·布什總統(tǒng)頒發(fā)的國家技術(shù)獎(jiǎng)及M.I.T.終身成就獎(jiǎng)獲得者。
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（圖：Wilson Greatbatch）
(圖片來源：Integer公司官網(wǎng)）
Greatbatch出生于美國紐約水牛城的一個(gè)普通家庭，父親是位木匠，他從小就對無線電感興趣，在十幾歲的時(shí)候就建造了自己的短波無線電接收機(jī)。16歲時(shí)，他通過了業(yè)余無線電執(zhí)照考試，并加入了童子軍組織Sea Scouts，因?yàn)槟抢镉幸粋€(gè)廣播電臺(tái)。
二戰(zhàn)期間，Greatbatch加入了海軍擔(dān)任無線電員，負(fù)責(zé)修理驅(qū)逐艦上的電子設(shè)備，他還執(zhí)行過轟炸機(jī)的戰(zhàn)斗任務(wù)。戰(zhàn)爭結(jié)束后，他去電話公司當(dāng)了一年修理工，之后就在G.I. Bill的資助下，前往康奈爾大學(xué)電子工程系就讀。
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除了上學(xué)，Greatbatch還需要打多份工來養(yǎng)家糊口。他做過當(dāng)?shù)仉娕_(tái)修理工，為康納爾射電望遠(yuǎn)鏡制造接收器，還加入了心理學(xué)系研究動(dòng)物行為的農(nóng)場，為那兒的100多只羊安裝監(jiān)控儀，檢測他們在實(shí)驗(yàn)過程中的血壓、心跳和腦波，這些工作使他能夠了解電子行業(yè)的發(fā)展。
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1951年一次偶然的機(jī)會(huì)，他和來自新英格蘭的兩名外科醫(yī)生一起在動(dòng)物農(nóng)場吃午飯。從醫(yī)生口中，Greatbatch首次聽說了完全性房室傳導(dǎo)阻滯（Complete Heart Block）這種疾?。寒?dāng)來自心臟上腔（心房）的自然電脈沖未能到達(dá)心臟下腔或心室時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種疾病。不規(guī)則的心跳結(jié)果，可能導(dǎo)致呼吸急促甚至極端情況下的意識(shí)喪失或死亡。
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作為無線電工程師，Greatbatch聽到醫(yī)生的描述后，他首先意識(shí)到這是一個(gè)傳輸問題，用無線電的行話來說：信號(hào)沒通過，他覺得應(yīng)該可以用工程學(xué)的方法解決它。
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同時(shí)期也已經(jīng)有工程師在這方面做出了實(shí)踐。1952年，波士頓的Paul Zoll制造了第一臺(tái)實(shí)用的外部起搏器，大小相當(dāng)于臺(tái)式收音機(jī)，可以插入到家用電源中，反復(fù)的電擊會(huì)引發(fā)皮膚疼痛，但能挽救生命。數(shù)年后，美敦力創(chuàng)始人Earl Bakken也開發(fā)了一款由電池供電的可系在腰部的外部起搏器。這些起搏器都差強(qiáng)人意，那時(shí)工程師們還不知道怎么給穿過皮膚的管線進(jìn)行封口，攜帶的人不能洗澡、游泳，還需要每天早晚在傷口涂抹抗菌膏。
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（圖：Paul Zoll和他制造的起搏器）
（圖片來源：谷歌圖片）
從康納爾畢業(yè)后，Greatbatch開始在布法羅大學(xué)（University of Buffalo）電氣工程系擔(dān)任助理教授。Greatbatch是早期IEEE（原IRE，the institute of Radio Enginneers）會(huì)員，定期參加IEEE生物醫(yī)學(xué)工程分會(huì)PGME（Professional Group on Medical Electronics）的聚會(huì)活動(dòng)。當(dāng)時(shí)PGME的工程師們主張和醫(yī)生緊密合作，他們提出對研究中有問題的醫(yī)生，可以免費(fèi)派一個(gè)工程師小組去協(xié)助，不少醫(yī)生利用了這一學(xué)會(huì)提供的便利。
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大約是在1956年，Greatbatch在一家慢性病研究所幫助那里的醫(yī)生設(shè)計(jì)紀(jì)錄心臟快速跳動(dòng)的電路時(shí)，從盒子中拿錯(cuò)了電阻，并插到他正在制作的電路中。這時(shí)彎曲脈沖持續(xù)1.8毫秒，又停止了1秒鐘，接著重復(fù)。Greatbatch突然意識(shí)到這正是驅(qū)動(dòng)心臟跳動(dòng)所需要的脈沖。
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那時(shí)單價(jià)90美元的商用硅晶體管也已上市，Greatbatch覺得是時(shí)機(jī)可以制作一臺(tái)自己的起搏器了。1958年，他利用兩根德州儀器（GI）出產(chǎn)的晶體管制造了一臺(tái)起搏器。在布法羅退伍軍人管理局醫(yī)院外科主任William C. Chardack和Andrew Gage醫(yī)生的幫助下，他們將這臺(tái)起搏器放置到一條狗的心臟上。令他們難以置信的事情發(fā)生了，這個(gè)設(shè)備控制住了狗的心跳。
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親眼看到自己制作的2立方英寸的電子設(shè)備，居然能控制一顆活著的心臟，Greatbatch備受鼓舞。然而，在早期的起搏器設(shè)計(jì)中，Greatbatch天真地認(rèn)為將設(shè)備用電工膠帶封上就可以實(shí)現(xiàn)植入，但是體液可以通過任何孔進(jìn)入設(shè)備并導(dǎo)致短路，首次植入僅持續(xù)了4個(gè)小時(shí)。后來，他轉(zhuǎn)變策略將設(shè)備澆鑄在固體環(huán)氧樹脂中，一年后，設(shè)備壽命能持續(xù)到4個(gè)月，Greatbatch開始考慮為設(shè)備尋找合適的人體患者。
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（圖：Greatbatch工作的谷倉）
（圖片來源：谷歌圖片）
但他當(dāng)時(shí)的雇主不愿意為起搏器這種危險(xiǎn)的設(shè)備去冒投資風(fēng)險(xiǎn)，Greatbatch想著憑借自己2000美元的存款，足以維持家庭兩年的生計(jì)，就果斷選擇了離職。離職后，Greatbatch來到自家房子后面的谷倉里開始全身心的投入起搏器的實(shí)驗(yàn)和研究。1958到1959年間2年的時(shí)間里，Greatbatch一個(gè)人手工制作了50個(gè)起搏器，他嘗試了不同的材料，不同數(shù)量組合的電池，對每個(gè)步驟都進(jìn)行了改進(jìn)，妻子Eleanor則幫助他進(jìn)行電擊測試。
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（圖：Greatbatch手工制作的50個(gè)起搏器中的3個(gè)）
（圖片來源：谷歌圖片）
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1960年，Chardack醫(yī)生及同事先后為10名患者植入了Greatbatch發(fā)明的起搏器，其中大多數(shù)患者年齡超過60歲，還有2個(gè)是孩子。首例起搏器植入患者在術(shù)后活了18個(gè)月，首批植入患者中的另一位年輕人，30年后仍然活著。
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（圖：1960年首臺(tái)心臟起搏器植入手術(shù)，Greatbatch、William C. Chardack和Andrew Gage）
（圖片來源：American Journal of Cardiology）
?1961年，Greatbatch將他所發(fā)明起搏器獨(dú)家授權(quán)給了美敦力。憑借美敦力的積極推廣和Chardack醫(yī)生發(fā)表的會(huì)議論文和出版物，1965年時(shí)，心臟起搏器已成為完全性房室傳導(dǎo)阻滯公認(rèn)的治療方式。也是在此設(shè)備的推動(dòng)下，美敦力公司逐步成展為心臟刺激和除顫領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者。
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（圖：美敦力生產(chǎn)的Chardack- Greatbatch起搏器）
（圖片來源：谷歌圖片）
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但在后來，Greatbatch發(fā)現(xiàn)電池是影響起搏器使用壽命的最大問題：用作起搏器驅(qū)動(dòng)的鋅汞電池可能會(huì)在短短兩年內(nèi)耗盡。1968年，Greatbatch購買了位于巴爾的摩（Baltimore）的Catalyst Research Corp公司發(fā)明的鋰碘（lithium iodine）電池設(shè)計(jì)的專利權(quán)。
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1970年，因在電池設(shè)計(jì)意見上的分裂，Greatbatch終止了和美敦力的授權(quán)合同，在將所有心臟起搏器專利賣給美敦力后，Greatbatch轉(zhuǎn)為專門開發(fā)和生產(chǎn)起搏器用電池，并為此專門創(chuàng)建了一家公司——Wilson Greatbatch Ltd.。1972年，Greatbatch將起搏器設(shè)備重新設(shè)計(jì)，并制成緊湊的密封裝置植入體內(nèi)，使用壽命長達(dá)10年之久甚至更多。1979年，Greatbatch成立Electrochem公司，以滿足商業(yè)上對鋰電池的需求。
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1985年之后，Greatbatch逐步退出公司事務(wù)。近20年，Greatbatch對生物質(zhì)能及用分子生物學(xué)方法治療Aids投入極大的研究興趣，他具有非凡的跨學(xué)科創(chuàng)新能力，并相信所有科學(xué)都在某種程度上融合在一起。Greatbatch先生一句經(jīng)常被引用的話：“ Don't fear failure. Don't crave success. The reward is not in the results, but rather in the doing.”（不要害怕失敗。不要渴望成功?；貓?bào)不在于結(jié)果，而在于做事。）
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2011年以92歲高齡去世的Greatbatch，直到生命的最后一年還在申請專利。Greatbatch 的公司成立最初只有3位員工，如今，Greatbatch擁有800多名員工，公司生產(chǎn)的起搏器用鋰碘電池正在為全世界300萬起搏器攜帶者中的大多數(shù)提供動(dòng)力。
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