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瑞典,创新之国(二)

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瑞典的科学“革命”发生于18世纪,当时的瑞典基本上是一个农业国家。16和17世纪,一批来自德国、苏格兰、荷兰、法国和比利时南部瓦龙地区(Walloon Region)的手工艺人,商人和工匠移民瑞典,带来了先进的科技。

萨博SAAB涡轮增压发动机

尽管涡轮增压发动机在赛车中的应用已有许多年的历史,但由于其维养不便,性能不稳定及耗油量大,涡轮增压发动机一直未能在大批量生产的普通汽车中推广普及。

1976年,萨博•斯堪尼亚集团(Saab Gadefelt)开发了可应用在普通客车中的涡轮增压发动机。他改进了原有涡轮增压技术,使发动机中的涡轮增压器能在汽车需要额外动力的情况下(如超车或在高速公路上行驶时)自动启动。萨博随后制造了第一辆安装有涡轮增压发动机的普通轿车。涡轮增压发动机吸引了全球媒体的普遍关注,她所引起的媒体关注超过了萨博历次公关活动结果的总和。

萨博此后继续革新涡轮增压技术。1984年,萨博在大规模生产的汽车中安装了配备16阀门和涡轮增压器的四缸发动机,从而成为全球最先安装此类发动机的汽车制造商之一。

萨博的涡轮增压技术为众多汽车制造企业所采用,今天大多数汽车中均安装有涡轮增压发动机。

移动电话通信技术

移动电话通信的基本技术诞生于20世纪50年代。当时的移动电话尽管设备简陋,通信范围较小,但却显示出光明的应用前景。1968年,奥斯腾•马基泰洛担任了爱立信移动电话通信技术研究团队的负责人。当时,尽管移动电话通信技术还前途未明,但所有人都梦想着有朝一日能拥有一支移动电话。

随着体积较小的电子元件和集成电路的开发问世,全球范围内紧锣密鼓地展开了一场发明第一代无线电话的竞赛。1976年,马基泰洛的研究小组制定出适用于所有人的NMT(Network Management Technologies)无线电话网络标准。这套标准并非以当时已有的技术为基础,而是着眼于未来几年可能出现的新技术。

马斯泰洛研究小组制定的标准获得了巨大的成功。20世纪80年代初,NMT系统为现代移动电话通信技术带来突破。新闻媒体在NMT系统推出时宣称“真正可随身携带的手机终告问世”。瑞典在移动电话通信技术的发展上发挥了主导作用。NMT系统问世之后,新一代GSM(Global System for Mobile Communication)网络标准的研究工作也随之开始。

90年代中,爱立信公司利用其在移动电话通信技术上取得的先发优势成为世界上主要的移动电话系统供应商。不过在这个发展异常迅速的市场上,爱立信的领先地位最终被其他更专注于消费市场的移动电话制造商夺走。

瑞典的斯德哥尔摩在1885年已成为世界上人均拥有电话最多的城市,而在100多年后,瑞典又成为世界上人均有用移动电话最多的国家。爱立信公司在瑞典移动电话通信技术的发展上居功至伟。奥斯腾•马基泰洛目前仍就职于爱立信公司,负责领导了一系列移动通信的研发项目,其中包括GSM、RDS(用于移动广播的计算机系统)、MBS(寻呼机技术)和双频技术(使移动电话在不同宽带之间实现交换的技术)。

三点式安全带

尼尔斯•布林(Nils Bohlin,1920-2002年)在萨博公司飞机部分担任技术员时,曾参与改进了著名的J35“龙式”战斗机的弹射椅。1958年,他从航空业转入汽车业,并在沃尔沃(Volvo)公司担任了新的工作。

当时,座椅安全带已成为某些车型的标准配置。不过这些安全带均属于两点式安全带,或从臀部两侧挂到腰部,或斜穿过身体固定。此类安全带在汽车发生碰撞的情况下,仍然无法有效地防止乘客滑出安全带和被甩出汽车的危险。

布林是沃尔沃汽车公司的首任安全工程师,他的工作就是改进安全带的设计。经过研发他最终发明了三点式安全带:三点式安全带的一根织带缚住身体,一根跨过臀部固定,安全带的固定点则位于两个座椅之间。这种安全带能在汽车发生撞击时保持在原有位置,使撞击产生的巨大力量在人体最坚固的胸腔和较灵活的盆腔之间分配,从而保护了人体腹部的柔软器官,三点式安全带在所有测试中均表现出良好的效果,并于1959年在沃尔沃公司在其投向北欧市场的轿车中成为前座的标准配置。沃尔沃公司随即开始了三点式安全带在美国市场上的开发。

1968年,大型美国汽车制造企业在其出品的所有轿车中相继采用三点式安全带作为前座的标准装备。从那以后,三点式安全带在全世界得到推广,拯救了成千上万乘客的生命,并使无数乘客免于遭受可能导致残疾的伤害。尼尔斯•布林和沃尔沃公司凭在开发和宣传三点式安全带上作出的贡献荣获了一系列荣誉。

1989年,尼尔斯•布林被收入安全名人录。一家西德专利机构在几年前庆祝成立100周年时,将三点式安全带评选为人类最重要的八大专利之一。布林成为在汽车历史上同爱迪生(Edison)、本茨(Benz)和狄赛尔(Diesel)等比肩的传奇人物。

根据美国国家高速公路交通安全局保存的数据显示,三点式安全带在保护人类安全上发挥了至关重要的作用。20世纪80年代,三点式安全带平均每天可挽救11条生命,仅在美国,三点式安全带平均每两小时可挽救1条生命,一年可挽救4000条生命。

今天,所有汽车制造企业在其出品的汽车中均使用布林设计的三点式安全带。三点式安全带已成为汽车安全性能最重要象征之一。

后向式儿童安全座椅

贝提•奥德曼教授(Bertil Aldman,1925-1998年)在交通安全和生物力学领域作出了哦开拓性的贡献,凭借他发明的世界上首个后向式儿童安全座椅,奥德曼教授的声名远播全世界。

1957年,瑞典几家全国性研究组织组成联合委员会,对交通安全进行研究。当时瑞典国内的交通事故逐日上升,委员会希望委任一名医生接手这项研究。奥德曼向委员会表明了他的兴趣,并获得委派对安全问题开展研究。

研究在安全带、交通事故和受伤乘客治疗几个领域展开,并对当时市场上所有应用于成人和儿童的汽车安全系统进行了测试。由于当时人们对儿童在车祸中能够承受的压力大小所知甚少,研究表明现有的安全系统不足以保护人身安全,特别是那些供儿童使用的安全系统。大多数儿童安全系统根本无法达到预期的压力承受标准。

在一次美国举行的研讨会上,奥德曼看到了一份有关宇航员在宇宙飞船起飞和降落时应当如何摆放身体的材料。这份技术书指出,由于宇宙飞船在加速或减速过程中产生的力量相当于一次交通事故,宇航员在此期间应当面朝上平躺在地面,以使整个身体和头部同时吸收力量,而且宇航员的身体和头部在整个加速过程中都不得发生移动。

奥德曼认为这个方法可能也适用于乘坐汽车的儿童。1963年,他研制出后向式儿童安全座椅的原型,并在一次环绕斯德哥尔摩的旅行中让自己最小的儿子试验试用了这种儿童安全座椅。后向式儿童安全座椅在问世后很快投入了生产。1988年,瑞典通过一项法规,规定儿童在乘坐汽车时必须使用后向式儿童安全座椅。法律实施后,瑞典国内儿童在车祸中受伤的事故显著减少。由于幼儿的颈部相对于头的重量而言过于细弱,在汽车发生撞击时必须对幼儿的头部实行充分的保护,而后向式以外的其它类型安全座椅并不适于保护三岁以下儿童的头部,这促使瑞典颁布了强制使用后向式儿童安全座椅的法律。

贝提•奥德曼还同他人合作开发了供三岁以上儿童使用的安全坐垫。其它国家也发明了同类儿童安全产品。

全自动吸尘器

以超声破控制的全自动吸尘器是世界上首类大批量生产的家用自动吸尘器。它具有正常、快速和定制三种设置,并能自动返回充电卡座进行充电。如果在吸尘器的电量耗尽时清洁工作尚未完成,吸尘器可在充电两小时后继续进行清洁。清洁完成后,全自动吸尘器将自动转为“休眠”制式。

伊莱克斯公司在1997年第一次推出了全自动吸尘器的模型。今天,该产品已上市销售。佩尔•雍格伦(Per Ljunggren)领导的一支由50人组成的研发小组发明了全自动吸尘器。吸尘器的外形从三叶虫这种史前动物上获得灵感,吸尘器也因此被命名为“三叶虫”。“三叶虫”的独特设计在世界上吸引了极大关注,并成为斯德哥尔摩国立艺术博物馆的展品。《百年历史中的百种设计——20世纪创新设计》一书将“三叶虫”评选为1997年最令人兴奋地产品设计。“三叶虫”全自动吸尘机的外形由因尼斯•雍格伦(Inese Ljunggren)设计。

心脏起搏器

内科医生儒尼•艾尔姆奎斯特(Rune Elmqvist,1906-1996)研制的电池驱动的小型心脏起搏器可在心脏自然起搏信号过于微弱的情况下刺激心肌收缩,维持心跳。

早在19世纪初,医生们都梦想着有朝一日能够通过电脉冲信号加快心率,这个梦想终于在20世纪50年代实现。1958年,儒尼•艾尔姆奎斯特研制了世界上第一个心脏起搏器。由于体积小,这种心脏起搏器可通过手术植入到人体体内。当年,由奥克•赛宁教授(Ake Senning,1915-2000年)在斯德哥尔摩卡罗林斯卡医院实施了世界上第一例心脏起搏器植入手术。艾尔姆奎斯特和赛宁有着多年合作历史。他曾在1948年为赛宁制作了一种除颤器,可打断心脏的异常搏动并使之恢复正常的心跳泵血。

据说,第一个心脏起搏器由一个咖啡杯的杯底制造而成,其直径为55毫米,厚16毫米,起搏频率为每分钟72次,电刺激的时间为2毫秒。艾尔姆奎斯特能够发明心脏起搏器得益于瑞典从国外进口的首批硅晶体管。他总共用了14天就完成了心脏起搏器的制作。

现代的心脏起搏器一般重14至40克,可通过局部麻醉手术植入到患者体内。起搏器的电极通过静脉同心脏相连。现代心脏起搏器的频率可利用遥测技术根据患者个体的需要进行调整。调整时,医生使用程控装置以无线电波形式改变心脏起搏器的频率。科学家如今正在开发一种可自动感应患者需要的心脏起搏器。

心脏起搏器的电池使用寿命目前最长可达10年,此后,可以更换电池。也可使用再充电式的心脏起搏器。心脏起搏器的应用已帮助许多患者恢复正常生活。迄今已有100多万名患者在体内植入了心脏起搏器。

儒尼•艾尔姆奎斯还在1948年发明了可记录心跳快速变化的医用喷墨式心动记录仪(Mingograph)。心动记录图的原理被用于后来的心电图机,其改良型号目前仍在使用。

β-受体阻滞剂

20世纪60年代早期,三家瑞典制药公司的研发部分相继投入了对人体受体机制的研究,并最终发明了一类可治疗多种疾病的新型药物-β-受体阻滞剂。肌体的细胞活动受不同“信号”物质控制,这些信号物质通过细胞中的“工作站”(受体)对细胞活动实现控制。研究人员对能够寻找受体(或对受体有“亲和性”并能刺激细胞增加细胞活性)的物质进行研究,开发出可改善诸如心脏等特定器官功能的药物。

这项有关受体的研究催生了一系列重要药物,其中包括治疗心绞痛药物心得舒Aptin(1965年)、对心脏无不良副作用的抗哮喘药物博利康尼(Bricany 1966年)和用于降低血压的选择性β-受体阻滞药美托洛尔Seloken(1970年)。

心得舒(Aptin)是治疗心血管系统疾病的一种药物,能保护心脏不受剧烈刺激的伤害。情绪上的巨大压力或重体力劳动会对心脏造成剧烈刺激。此事,人体血液中的肾上腺素或去甲肾上腺素的水平(或两者同时)会升高。肾上腺素属于激素,去甲肾上腺素则是一种信号物质,这两种物质的分子都能同一种名为β-受体的受体位点发生结合,从而对心脏产生刺激作用。β-受体阻滞剂的分子同样也能同β-受体结合,但却不会激活受体。由于受体收到阻滞,肾上腺素或去甲肾上腺素无法再与受体结合,故此无法对心脏产生刺激作用。

心得舒有哥德堡制药公司的三位教授阿恩•布兰德斯托姆、汉斯•柯罗蒂和本特•阿布莱德发明。

博利康尼(Bricanyl)是瑞典有史以来最成功的药物之一,由隆德市Draco制药公司的研究人员谢尔•惠特灵和雷夫•斯万森于1966年开发研制。这种药物可扩张肺支气管和小支气管,从而减轻了哮喘患者的呼吸困难。20世纪60年代,研究人员普遍认为作用支气管的药物都会对心脏活动产生副作用。然而,Draco制药公司的亨利•佩尔森(Henry Persson)在研究医学文献时发现曾提到有一种药物对支气管的作用要大于对心脏的作用。这使Draco公司对这种药物展开了细致的研究,并最终促成了博利康尼的问世。到1969年,研究人员完成了药物的合成,并开发了药品的大批量成产技术。在对药物副作用进行测试并经过一系列全面的动物实验和在人体上进行临床观察后,博利康尼终于迎来了上市的一天。

美托洛尔(Seloken)是用于治疗心脏疾病的选择性β-受体阻滞剂,能降低血压及阻断心脏痛觉传导。它的主要优点在于通过增加心脏的供氧量,减少心脏病发作造成的伤害并预防心脏病的再次发作。Seloken是最重要的降压药物之一,患者能年复一年地服用而不至产生严重的副作用。Seloken由哥德堡的Hassle制药公司研制开发,其发明者包括阿恩•布兰德斯托姆、阿维德•卡尔森、斯蒂格•卡尔森、汉斯•柯罗蒂、拉斯•艾克和本特•阿布莱德。

血液透析机

隆德大学的尼尔斯•奥沃尔(Nils Alwall,1904-1986年)和莱纳特•奥斯特格伦在1965年发明了透析机。透析机的用途是代替功能受损或经手术切除的人体肾脏完成滤过功能。透析时,透析机与患者的血管连接,血液经过透析机得到过滤。正常人的肾脏能将血液中含有有害物质虑入尿液。在透析中,由透析机将人体血液中含有的有害物质清理到体外。

人体在分解营养物质的同时,也产生废物。人体的肾脏能清除这些经进入血液的废物。此外,肾脏也可能过滤血液中的多余液体,调节血液的PH水平。肾脏另一部分功能是促进红细胞的生成。肾脏是人体赖以生存的重要脏器。随着透析的发明问世,即使肾脏失去功能的患者也能维持相对健康的生活。

透析还可应用在某些紧急情况下(如患者中毒或在等待进行肾脏移植手术),以帮助清除血液中有损肾脏的毒素。透析能防止尿毒症的发生,增加患者康复的可能性。

第一台透析机于1968年正式投入使用,从那以后,透析机已经帮助成千上万的患者恢复了较正常的生活。今天,全世界有20万名患者正在接受这项发明提供的透析治疗。透析机的主要制造企业是总部设在瑞典南部隆德市的金宝公司。该公司在40多个国家设有分支机构,为全世界700所医院和诊所的5万多患者提供服务。

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