Wielki rozrusznik przez małą pomyłkę – Wilson Greatbatch

Wielki rozrusznik przez małą pomyłkę – Wilson Greatbatch
Lubił o sobie mawiać, że jest typowym majsterklepką. Skromnie, jak na posiadacza ponad trzystu patentów i wynalazcę pierwszego udanego rozrusznika serca. Ale Wilson Greatbatch miał na koncie więcej osiągnięć. Między innymi stworzył wydajny model baterii litowej, kajak zasilany energią słoneczną, pracował nad AIDS, podejmował eksperymenty z biopaliwami. 

Amerykański wynalazca i milioner Wilson Greatbatch urodził się w Buffalo, w stanie Nowy Jork. Jako jedyne dziecko Warrena Greatbatcha, przedsiębiorcy budowlanego i sekretarki Charlotte Greatbatch, miał dwie fascynacje - grę na harmonijce ustnej i radio. Mały Wilson dręczył uszy domowników dopóki nie nauczył się grać. Z nie mniejszym zaangażowaniem zgłębiał działanie radia, aż wreszcie zbudował własny odbiornik.

Zainteresowanie krótkofalówkami spowodowało, że zapisał się do skautów. Młodzieńcze hobby wykorzystał w wojsku i w czasie II Wojny Światowej. Służył w marynarce wojennej Stanów Zjednoczonych jako operator sieci łączności i serwisant sprzętu elektronicznego. Po wojnie znalazł zatrudnienie jako monter telefonów, wkrótce też ożenił się z Eleanor Wright.

Nie ograniczał się do rutyny zawodowo-rodzinnego życia. Wolny czas wciąż poświęcał na "majsterkowanie", jak sam chętnie określał swoją pasję. I wciąż był dość młody, by podjąć studia. A jako weteran wojenny mógł otrzymać specjalne stypendium. Złożył podanie na studia elektrotechniczne na Uniwersytecie Cornella. Naukę kontynuował na nowojorskim uniwersytecie stanowym w rodzinnym Buffalo.

Prototyp ze stodoły

Z dyplomem magistra młody inżynier podjął pierwszą pracę w Taber Instrument Corporation z Buffalo. Ale praca zawodowa nie sprzyjała rozwojowi talentu i pasji wynalazcy, więc porzucił stateczną posadę. W opalanej piecem stodole urządził swój własny warsztat, a zarobkowo, w latach 1952-1957, wykładał na Uniwersytecie w Buffalo inżynierię.

W tym czasie rozpoczął eksperymentowanie ze sprzętem do badań medycznych. Jednym z jego wczesnych projektów był rejestrator rytmu pracy serca. Greatbatch przypadkowo chwycił z pudełka niewłaściwy rezystor i podłączył go do obwodu, który budował. Obwód pulsował przez 1,8 ms, zatrzymywał się na 1 s, a następnie sekwencja się powtarzała. Wynalazca dobrze znał ten rytm. Tranzystor sto razy silniejszy niż te, których zwykle używał, emitował impuls elektryczny, który naśladował rytm ludzkiego serca.

Istniały wówczas już pierwsze rozruszniki serca, lecz były toporne i wielkie np. o rozmiarach telewizora i z wtyczką do gniazdka elektrycznego. Greatbatch od razu zrozumiał do czego prowadzi jego omyłka. "Wpatrywałem się w tę rzecz z niedowierzaniem, a potem zdałem sobie sprawę, że to jest dokładnie to, co jest potrzebne do napędzania serca" tak opisał to wydarzenie w książce "The Making of the Pacemaker". Potem wielokrotnie podkreślał, że "przypadek pomaga przygotowanemu umysłowi".

Był rok 1956. Adiunkt na Uniwersytecie w Buffalo postanowił nie przegapić okazji. Kolejne dwa lata poświęcił na dopracowanie prototypu. W tym czasie nie pracował zarobkowo, rodzina żyła jedynie ze zgromadzonych oszczędności. Eleonora założyła duży ogród, aby zaopatrzyć rodzinę w tanie warzywa. Towarzyszyła mężowi w pracach badawczych, np. przeprowadzała testy wstrząsowe rozruszników, które przyklejała do ściany w sypialni.

Wilson Greatbatch jako ostatni po prawej na tym zdjęciu - przy łóżku pierwszego pacjenta z wszczepionym na stałe rozrusznikiem serca

W maju 1958 roku Greatbatch zaniósł swój rozrusznik, wykonany w oparciu o dwa tranzystory, do znajomego lekarza Williama M. Chardacka, szefa chirurgii w Szpitalu Weteranów w Buffalo. Ten wraz z innym chirurgiem Andrew Gage przeprowadzili pierwszy eksperymentalny test urządzenia - na cztery godziny rozrusznik przejął kontrolę nad biciem serca psa. Greatbatch opisał ten moment w swoim dzienniku tak: "Poważnie wątpię, czy cokolwiek, co kiedykolwiek zrobię, da mi takie uniesienie, jakie czułem tego dnia, kiedy mój własny kawałek elektroniki o objętości dwóch cali sześciennych kontrolował żywe serce". Wynalazca wrócił do swojego warsztatu w stodole i ręcznie zbudował kilkadziesiąt sztuk urządzeń. W 1960 roku jego rozruszniki wszczepiono dziesięciu pacjentom z ciężką chorobą serca. Pierwszy pacjent żył jedynie półtora roku, jednak rekordzista z tej pierwszej grupy żył jeszcze przez 30 lat.

Sukcesy wszczepianych urządzeń zainteresowały firmy medyczne wynalazkiem Greatbatcha. 22 lipca 1960 roku Greatbatch opatentował swój wynalazek, a w 1961 licencję, prawa do produkcji i dystrybucji "implantowanego generatora impulsów" wykupiła firma Medtronic Inc, która do dziś pozostaje jednym z najważniejszych producentów rozruszników serca.

O ile rozruszniki serca okazały się sukcesem, to problemem pozostawały stosowane standardowo do urządzeń baterie, wypełnione cynkiem i rtęcią. Wystarczały na dwa lata, co wiązało się z koniecznością kolejnego zabiegu dla pacjentów. Greatbatch sam zabrał się do pracy nad ulepszaniem akumulatorów litowych. Nie zaczynał od "zera". Odkupił prawa do projektu ogniwa litowo-jodkowego wynalezionego w 1968 roku przez naukowców z Baltimore, którzy nie mogli znaleźć komercyjnego zastosowania dla swojego produktu. A w 1970 r. założył firmę Greatbatch Inc. do produkcji baterii odpowiednich do wszczepialnych rozruszników serca.

Opracował niewielkie i szczelnie zamknięte ogniwo litowo-jodkowe, które można było wszczepić na dziesięć lat lub dłużej. Bateria zrewolucjonizowała nie tylko kardiologię, a firma Greatbatch Inc. Stała się wiodącym dostawcą baterii dla całego przemysłu urządzeń medycznych. Akumulatory litowo-jonowe miały bowiem jeszcze jedną zaletę istotną dla medycyny. Gdy bateria zbliżała się do końca swojej żywotności, napięcie zaczynało spadać, a w efekcie lekarz wiedział wcześniej, że należy wymienić rozrusznik u pacjenta.

Od kosmicznych małp po plantacje topoli

Rysunek z patentu rozrusznika serca Wilsona Greatbatcha

Praca nad jednym wynalazkiem nie ograniczała wyobraźni Greatbatcha. Ma on na swoim koncie ponad kilkaset innych patentów. W Cornell Psychology Department uczestniczył w pracach nad sprzętem monitorującym pracę serca i oddychanie u małp, które w celach badawczych wysyłano w przestrzeń kosmiczną. Pracował nad bateriami odpowiednimi do używania w specyficznych warunkach przestrzeni kosmicznej lub w sprzęcie sprowadzanym na dna szybów naftowych. Przez wiele lat prowadził eksperymenty z dziedziny inżynierii genetycznej wirusa AIDS. Jest współposiadaczem patentu na zahamowanie repliki tego wirusa u kotów. Zbudował i opatentował kajak zasilany energią słoneczną. Zajmował się wytwarzaniem energii termojądrowej a następnie prowadził eksperymentalne projekty wytwarzania energii z topoli oraz kompostowania osadów ściekowych, które następnie wykorzystywał do zasilania plantacji drzewek topoli.

"My, inżynierowie, nigdy nie nauczyliśmy się dobrze robić turbogeneratorów. Utknęliśmy w cyklu Carnota, silniku cieplnym, w którym 60 proc. energii wychodzi w postaci ciepła. Wziąłem to ciepło i włożyłem do destylatorów i zrobiłem spirytus drzewny do samochodów", opowiadał dziennikarzom. Sam zresztą jeździł wysłużonym Dodge’em z 1967 roku, do którego lał etanol.

Na badania naukowe i stypendia przeznaczył znaczną część zarobionych pieniędzy. Studentom, z którymi spotykał się wynalazca, zawsze powtarzał, żeby nie obawiali się porażki. "Nagrodą jest bowiem działanie, a nie wyniki", mówił, lecz lista jego nagród i wyróżnień jest imponująca. Za swoje osiągnięcia został uhonorowany wprowadzeniem do Galerii Sław Narodowych Wynalazców (1986 r.), został członkiem prestiżowej Narodowej Akademii Inżynierii (1988 r.) i odznaczony przez prezydenta George’a Busha Narodowym Medalem Technologii i Innowacji (1990 r.).

Otrzymał nagrodę Lemelson-MIT (1996 r.), a także tytuły doktora honoris causa Houghton College (1970 r.) i oczywiście uniwersytetu stanowego w Buffalo (1984 r.). Należał do wielu stowarzyszeń zawodowych, w tym Brytyjskiego Królewskiego Towarzystwa Zdrowia, American College of Angiography , Amerykańskie Stowarzyszenie Postępu Naukowego oraz Instytutu Inżynierów Elektroników.

W 1983 roku amerykańskie Narodowe Stowarzyszenie Inżynierów Zawodowych uznało wszczepialny rozrusznik serca za jeden z dziesięciu największych osiągnięć inżynieryjnych dla społeczeństwa w ciągu ostatniego półwiecza.

Mirosław Usidus