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获赠澳洲样机之后
“澳洲人怎么设计出这块专用芯片,光看是看不懂的。而医院说,这块东西绝对不能破坏,我们就没再动,原封不动还回去了。”吉为民强调,当年的这个决定足以回应此后的“抄袭说”。
完全自发性质的草创团队,失败是情理之中。
刚开始,在研发体外机时,为了接近人耳“天然滤波”的功能,他们做了一个有20多个滤波器的体外机,机器足有2公斤重,病人背着太重。
这次失败让他们把目光投向了数字技术,开发DSP(数字信息处理器)电路的应用。眼耳鼻喉科医院则成立研发项目组,开始委托上海半导体研究所研制集成电路。
1985年,美国又传出消息,美国食品药品管理局(FDA)同意一款澳大利亚研制的多通道人工耳蜗应用于成年语后聋患者(即在语言功能学习完成后,由于种种原因失聪)。
这个消息促使王正敏团队加快研发脚步,阅读消化澳大利亚团队公开发表的有关这款人工耳蜗研发的文献。值得注意的是,上世纪90年代初,王正敏拿到了“实物”,他获赠了那款澳大利亚人工耳蜗(科利尔公司研制)。也正是它,如今被指为第一代国产人工耳蜗的“克隆”对象,引起轩然大波。
吉为民并不接受这一指摘。“我们拆开样机后发现,里面有一块芯片—这印证了我们此前认定的刺激器研究方向,但问题是,这是一块专用芯片。”
吉为民解释,类似于私人定制服装和大众通用品牌服装的区别,所谓“专用芯片”,即是由专用集成电路的方法制作,并非市场上可以买到的“通用芯片”。
“澳洲人怎么设计出这块专用芯片,光看是看不懂的。而医院说,这块东西绝对不能破坏,我们就没再动,原封不动还回去了。”吉为民称,当年的这个决定足以回应此后的“抄袭说”。
对于“不破拆芯片”,王正敏的解释是,既然不清楚专用芯片是怎么设计的,至少,一旦我国自主设计出样机后,可以与之比较“表现”,以验证我们的设计方向是否正确。
在这种情况下,上世纪90年代,上海半导体研究所首先攻关芯片。历时三年,最终没做成。团队后来发现,这块电路已大大超越了这个单位当时的能力。
与此同时,复旦大学电子工程系洪志良教授也加入芯片研发。1993年,采用全定制和半定制相结合的方法,他设计出一种多通道电子耳蜗接受刺激器专用芯片。1994年8月的《电子学报》,记载着这个科研成果的论文《多道电子耳蜗接收刺激器专用集成电路》。这是一项申请到国家“八五”攻关项目资助的课题。
遗憾的是,在系统实验阶段,洪志良教授的芯片与临床要求还有差距。
“第一阶段研发是以没有得到满意结果而失败告终的,但以洪志良教授完成的芯片为代表,我们实现了从无到有,并得出几点结论:第一,自主设计,是可以的;第二,只要将来遇到合适的工艺,这条路才可以走。”吉为民告诉记者。
1995年起,这个团队进入第二阶段研发。团队骨干成员范宝华联系到安徽的一家涉秘军工设计单位。后者明确表示“不用任何参考样品”,可以根据甲方要求,自主设计、研发、生产。
又三年,这个单位利用铝栅工艺,全定制技术,研制出了芯片样品。它解决了洪志良教授此前遇到的技术问题,但却无法使人工耳蜗在高电压下工作,这个阶段的研究又失败了。1997年,这个多通道人工耳蜗申请到了国家实用新型专利,但与临床要求依然有差距。
“我们反复地研究工艺突破,但这是非常难的一件事。”吉为民并不讳言失败,但他向记者强调,第二阶段起,就没有再参考过科利尔的样品,“虽然设计还是同样的铝栅工艺,设计方法是不一样的。”
回归上海“团队大协作”
很难想象,一个医生,经过30年,前前后后成功召集十多家合作单位。他们跨界之大,即便现在,恐怕也难以将这些单位凑齐。
由于在安徽遇到了难以突破的瓶颈,1998年,王正敏团队回归上海,并见证着团队进一步壮大。除了此前加入的中科院上海光学精密机械研究所、上海贝岭微电子制作公司等,新成员自发加盟,比如上海新茂半导体公司(前身是国家和加拿大北电合作的上海集成电路设计基地)、上海德胜电子设计公司、信息产业部58研究所等。
很难想象,一个医生,经过近30年,前前后后成功召集起十多家合作单位。他们跨界之大,即便现在,恐怕也难以将这些单位凑齐。比如,早期研制团队中曾有上海老凤祥(600612,股吧)公司的身影。王正敏告诉记者,综合考虑植入人体材料安全性、有效性等问题,国产人工耳蜗的电极最初选择了白金材料,而植入人体的电极线得比头发丝还细,白金拉丝工艺就拜托老凤祥完成。
“我们的研发过程就是知道谁有什么本事,就找上门,拉他们入伙。”揣着这份激情,吉为民和团队成员敲开过交大的大门,因为它有着当时国内最先进的一套CAD(计算机辅助设计)模具;找到了华东理工大学,电极外层涂料需要超薄,且绝缘,以材料研究见长的华理最终解决了这个难题。
这个自发组建的科研团队,经费有限。大部分情况下,伸出援手者是被王正敏团队的激情打动,加工单位仅收取成本费,老专家则是在业余时间来义务帮忙。
时任上海市引进国外智力领导小组办公室主任的唐根贤对团队的激情至今难忘,“我是1988年接触到眼耳鼻喉科医院申报的电子耳蜗项目,是老范(范宝华)给我介绍了王正敏,说他当初在国外学习时,把国家给的经费省吃俭用,不买自己的东西,全买科研材料。这一点对我冲击很大,我想,在那么一个时代,有这么一个出色的医生,领导这样一个班子,有这么一个好的项目,只要政府给予一定帮助,假以时日一定会有突破。”唐根贤当时同意立项,项目资金不多,给了27万。
“当年我们很怪,不谈回报,大家就希望搞成我们自己的人工耳蜗,来解救那些听力障碍者的痛苦。”吉为民说,这是那个年代特有的“自力更生,社会大协作精神”。
这种“不散伙”的状态一路走到了2000年,彼时,在国内工艺水平提升的基础上,吉为民和专家们投入工艺的重新开发。
与此同时,体外机(语音处理器)的研制也在推进中。时任复旦大学通信系教授周耀华是这项工作的牵头人。
“2000年,我们邀请周老师来做体外机,我们问他是不是需要看科利尔的体外机,他挥挥手说,我看也不要看,我弄得肯定比他们好。”吉为民对周耀华的自信印象深刻。
“我们的人工耳蜗绝不是仿制的,我们是经过精心制造,跟外国人完全不一样。”周耀华解释,国外(包括科利尔的样机)体外机采用的是集成电路,用滤波分频,而他当年采用的是一百兆的DSP(数字信号处理器)技术。
至此,团队开始了第三阶段攻关—将体外机和体内机合成。大量动物实验,反复调整电流刺激参数后,他们最终达到了国外的性能指标。
2003年,第一套国产人工耳蜗诞生。
科学需要一些耐心和决心
天方夜谭的科研,有时需要一些掌声和鼓励,或许20年后,遐想会成真。
吉为民坦言,第一代国产人工耳蜗相当于国外上世纪90年代中期的水平,超越80年代的样机,我们所积累的模型、原理已可以满足设计国际主流人工耳蜗的要求。
2004年,国产人工耳蜗成功实现技术转让,海药集团为此特别组建上海力声特医学科技有限公司。就在国产人工耳蜗走上产业化道路后,国外产品应声降价。此前,进口人工耳蜗在20万左右,有了同档次国产人工耳蜗后,它打折销售只有11、12万。
“国产人工耳蜗上市后产生了两大效应,第一,常规使用的产品降价近一半;第二,中国聋儿又得到了一个世界上最先进的产品。过去你中国没产品,我给你一个普通的就行了。将来,我们产出更先进的人工耳蜗,新一代进口人工耳蜗也会降价。”复旦大学附属眼耳鼻喉科医院教授李华伟说。
不止是“降价潮”,由于进口人工耳蜗是按西语系研发,音调涉及少,根据中国语特征(四声声调)研发的国产人工耳蜗言语处理系统,引起了国外研发者的注意,被认为可能是破解人工耳蜗对音调辨识难的新路径。
在上海眼耳鼻喉科医院,这也正是人工耳蜗团队研发的新方向之一。
尽管已退居二线,但王正敏依然关注着人工耳蜗的前沿研究方向,对此如数家珍,“电流驾驶”、“光学耳蜗”、“全植入耳蜗”……说起这些新名词,白发苍苍的老人两眼放光。
“有人认为这些都是天方夜谭,是不务实的研究,但一说起这些,我就想到80年代的我。当时,我们也没想到今天人工耳蜗会这样普及,会成为重度聋患者至今唯一的治疗手段。或许20年后,这些遐想也会成真。有时候,科学需要一些耐心和决心。”搞了一辈子人工耳蜗研制,王正敏感慨万千。
国产耳蜗-中国人的福音-不能因为江湖纠纷就推倒一切! |
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