前言
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美國Integer Holdings Corporation(NYSE:ITGR),是全球最大的服務于心臟、神經調節、血管和便攜式醫療市場的醫療設備外包(MDO)制造商之一,旗下品牌包括Greatbatch Medical?, Lake Region Medical?和Electrochem?。公司2020財年銷售額逾12.58億,位列“2020全球醫療器械100強”榜單59名。
Integer的故事始于上個世紀公司創始人分別開發的幾項關鍵的醫療設備創新:Uniform Tubes(1940年成立)創始人Albert H.Manwaring,Lake Region Manufacturing(1947年成立)創始人Joseph Fleischhacker Sr.,和Wilson Greatbatch Ltd.(1970年成立)的創始人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位創始人創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
及世界上首個植入式心臟起搏器的誕生
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心臟起搏器是一項拯救了數百萬心臟病患者生命的偉大發明。而這項裝置的發明人,正是Integer前身公司Greatbatch Medical創始人Wilson Greatbatch(1919-2011)先生。
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Greatbatch是一位多產的美國發明家,1986年入列美國發明家名人堂(National Inventors Hall of Fame)。他一生中有325項創新發明專利,是喬治·H·W·布什總統頒發的國家技術獎及M.I.T.終身成就獎獲得者。
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(圖:Wilson Greatbatch)
(圖片來源:Integer公司官網)
Greatbatch出生于美國紐約水牛城的一個普通家庭,父親是位木匠,他從小就對無線電感興趣,在十幾歲的時候就建造了自己的短波無線電接收機。16歲時,他通過了業余無線電執照考試,并加入了童子軍組織Sea Scouts,因為那里有一個廣播電臺。
二戰期間,Greatbatch加入了海軍擔任無線電員,負責修理驅逐艦上的電子設備,他還執行過轟炸機的戰斗任務。戰爭結束后,他去電話公司當了一年修理工,之后就在G.I. Bill的資助下,前往康奈爾大學電子工程系就讀。
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除了上學,Greatbatch還需要打多份工來養家糊口。他做過當地電臺修理工,為康納爾射電望遠鏡制造接收器,還加入了心理學系研究動物行為的農場,為那兒的100多只羊安裝監控儀,檢測他們在實驗過程中的血壓、心跳和腦波,這些工作使他能夠了解電子行業的發展。
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1951年一次偶然的機會,他和來自新英格蘭的兩名外科醫生一起在動物農場吃午飯。從醫生口中,Greatbatch首次聽說了完全性房室傳導阻滯(Complete Heart Block)這種疾病:當來自心臟上腔(心房)的自然電脈沖未能到達心臟下腔或心室時,就會發生這種疾病。不規則的心跳結果,可能導致呼吸急促甚至極端情況下的意識喪失或死亡。
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作為無線電工程師,Greatbatch聽到醫生的描述后,他首先意識到這是一個傳輸問題,用無線電的行話來說:信號沒通過,他覺得應該可以用工程學的方法解決它。
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同時期也已經有工程師在這方面做出了實踐。1952年,波士頓的Paul Zoll制造了第一臺實用的外部起搏器,大小相當于臺式收音機,可以插入到家用電源中,反復的電擊會引發皮膚疼痛,但能挽救生命。數年后,美敦力創始人Earl Bakken也開發了一款由電池供電的可系在腰部的外部起搏器。這些起搏器都差強人意,那時工程師們還不知道怎么給穿過皮膚的管線進行封口,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)
從康納爾畢業后,Greatbatch開始在布法羅大學(University of Buffalo)電氣工程系擔任助理教授。Greatbatch是早期IEEE(原IRE,the institute of Radio Enginneers)會員,定期參加IEEE生物醫學工程分會PGME(Professional Group on Medical Electronics)的聚會活動。當時PGME的工程師們主張和醫生緊密合作,他們提出對研究中有問題的醫生,可以免費派一個工程師小組去協助,不少醫生利用了這一學會提供的便利。
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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生設計紀錄心臟快速跳動的電路時,從盒子中拿錯了電阻,并插到他正在制作的電路中。這時彎曲脈沖持續1.8毫秒,又停止了1秒鐘,接著重復。Greatbatch突然意識到這正是驅動心臟跳動所需要的脈沖。
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那時單價90美元的商用硅晶體管也已上市,Greatbatch覺得是時機可以制作一臺自己的起搏器了。1958年,他利用兩根德州儀器(GI)出產的晶體管制造了一臺起搏器。在布法羅退伍軍人管理局醫院外科主任William C. Chardack和Andrew Gage醫生的幫助下,他們將這臺起搏器放置到一條狗的心臟上。令他們難以置信的事情發生了,這個設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,在早期的起搏器設計中,Greatbatch天真地認為將設備用電工膠帶封上就可以實現植入,但是體液可以通過任何孔進入設備并導致短路,首次植入僅持續了4個小時。后來,他轉變策略將設備澆鑄在固體環氧樹脂中,一年后,設備壽命能持續到4個月,Greatbatch開始考慮為設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)
但他當時的雇主不愿意為起搏器這種危險的設備去冒投資風險,Greatbatch想著憑借自己2000美元的存款,足以維持家庭兩年的生計,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驗和研究。1958到1959年間2年的時間里,Greatbatch一個人手工制作了50個起搏器,他嘗試了不同的材料,不同數量組合的電池,對每個步驟都進行了改進,妻子Eleanor則幫助他進行電擊測試。
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(圖:Greatbatch手工制作的50個起搏器中的3個)
(圖片來源:谷歌圖片)
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1960年,Chardack醫生及同事先后為10名患者植入了Greatbatch發明的起搏器,其中大多數患者年齡超過60歲,還有2個是孩子。首例起搏器植入患者在術后活了18個月,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年首臺心臟起搏器植入手術,Greatbatch、William C. Chardack和Andrew Gage)
(圖片來源:American Journal of Cardiology)
?1961年,Greatbatch將他所發明起搏器獨家授權給了美敦力。憑借美敦力的積極推廣和Chardack醫生發表的會議論文和出版物,1965年時,心臟起搏器已成為完全性房室傳導阻滯公認的治療方式。也是在此設備的推動下,美敦力公司逐步成展為心臟刺激和除顫領域的全球領導者。
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(圖:美敦力生產的Chardack- Greatbatch起搏器)
(圖片來源:谷歌圖片)
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但在后來,Greatbatch發現電池是影響起搏器使用壽命的最大問題:用作起搏器驅動的鋅汞電池可能會在短短兩年內耗盡。1968年,Greatbatch購買了位于巴爾的摩(Baltimore)的Catalyst Research Corp公司發明的鋰碘(lithium iodine)電池設計的專利權。
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1970年,因在電池設計意見上的分裂,Greatbatch終止了和美敦力的授權合同,在將所有心臟起搏器專利賣給美敦力后,Greatbatch轉為專門開發和生產起搏器用電池,并為此專門創建了一家公司——Wilson Greatbatch Ltd.。1972年,Greatbatch將起搏器設備重新設計,并制成緊湊的密封裝置植入體內,使用壽命長達10年之久甚至更多。1979年,Greatbatch成立Electrochem公司,以滿足商業上對鋰電池的需求。
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1985年之后,Greatbatch逐步退出公司事務。近20年,Greatbatch對生物質能及用分子生物學方法治療Aids投入極大的研究興趣,他具有非凡的跨學科創新能力,并相信所有科學都在某種程度上融合在一起。Greatbatch先生一句經常被引用的話:“ 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。回報不在于結果,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提供動力。