Max Davis Liston (nacido el 16 de marzo de 1918) es un pionero estadounidense en el desarrollo de instrumentos para espectrofotometría infrarroja y análisis infrarrojo no dispersivo. [1] Dos de sus innovaciones, el amplificador acoplado directamente de tipo disyuntor y el termopar de vacío, fueron esenciales para el desarrollo de la tecnología de espectrometría infrarroja. [2] Entre otros, Liston ha desarrollado instrumentos para capnometría , la medición de dióxido de carbono en gases respiratorios, utilizado para monitorear a los pacientes. [3] También desarrolló instrumentos para medir el smog y las emisiones de escape de los automóviles, esenciales para los intentos de mejorar la calidad del aire de Los Ángeles en la década de 1950. [4]
Max Davis Liston [5] nació el 16 de marzo de 1918 en Oswego, Kansas , Estados Unidos, hijo de Virdon (o Verdon) Milne Liston y Madge Ruth Davis. Tenía una hermana mayor, Lorene. Su padre era superintendente de escuelas. Liston asistió a la escuela secundaria en Fort Scott, Kansas . [1] [6] Debido a que las opciones científicas allí eran limitadas, tomó clases de verano de física en la Universidad Northwestern . [1]
Liston se licenció en ingeniería eléctrica con especialización en comunicaciones (electrónica) en la Universidad de Minnesota en 1940. En su tercer año escribió un artículo sobre "Modulación de lámparas incandescentes", que le valió un premio IEEE . En su último año escribió un "Estudio de la transconductancia negativa de pentodos". Fue el primer estudiante de grado en ser admitido en el capítulo Sigma Psi de la Universidad de Minnesota. [1] : 3
Contratado por la Chrysler Corporation , trabajó en Chrysler de 1940 a 1942, donde recibió su maestría en ingeniería mecánica en 1941 a través de un innovador programa de trabajo y estudio, el Chrysler Institute of Engineering. Desarrolló un sensor de presión de galgas extensométricas adheridas, modificando un diseño anterior de Pullman Company, y presentó el trabajo a la American Automotive Society. [1] : 3
En 1942 Liston se unió a General Motors . Varios proyectos en GM estaban relacionados con la Segunda Guerra Mundial e involucraban a investigadores de otras compañías, universidades y el gobierno. Inicialmente, Liston trabajó con un grupo dirigido por Charles F. Kettering en GM para desarrollar un sensor para detectar submarinos [1] : 4, 6–9 y con Harrison M. Randall de la Universidad de Michigan en la mejora de los equipos de espectroscopia infrarroja para el análisis de combustible de aviación triptano de alto octanaje . [1] : 5–6
En 1943, Liston desarrolló el amplificador acoplado directamente de tipo disyuntor . Esto permitió enviar una señal directamente desde un termopar a un dispositivo de grabación. [2] Inicialmente se clasificó como de alto secreto debido a su uso en aplicaciones militares. Estas incluían instrumentos de detección de submarinos, sensores de seguimiento de calor para bombas planeadoras experimentales , oxímetros para aviación de gran altitud e instrumentos para medir la radiación térmica liberada en pruebas de bombas atómicas para el Proyecto Manhattan . [1] : 6–10 Liston publicó un artículo sobre el amplificador de CC en 1954. [7]
A través de su trabajo de guerra, Liston conoció a James Elam y George Saxton . [1] : 8 También conoció a August Herman Pfund de la Universidad Johns Hopkins , quien había patentado los primeros analizadores de infrarrojos positivos y negativos. [1] : 13 Mientras visitaba los Laboratorios de Investigación Naval, Liston pudo identificar los analizadores de infrarrojos de tipo positivo que habían sido traídos de Alemania al final de la guerra. [1] : 8, 14
Cuando GM y Dupont decidieron construir sus propios espectrofotómetros , Liston y David Frye de GM hicieron un aprendizaje con Harrison Randall en la Universidad de Michigan para aprender más sobre espectrofotometría. Luego ayudaron al Dr. Downing en la Estación Experimental Dupont a construir un espectrofotómetro para su uso en la clasificación petroquímica y la investigación de plásticos. [1] : 8–9, 59
Para mejorar aún más el espectrofotómetro de GM, Liston trabajó con Charles Morris Reeder para desarrollar un termopar de vacío que eliminara el problema de la deriva térmica en las mediciones espectroscópicas. El amplificador acoplado directamente de tipo disyuntor y el termopar de vacío se convirtieron en contribuciones esenciales para el desarrollo de la tecnología de espectrometría infrarroja . [2]
En 1946, Richard Scott Perkin reclutó a Liston para que se uniera a Perkin-Elmer como ingeniero jefe. Liston, John U. White, Van Zandt Williams y Vincent J. Coates formaron el grupo de investigación de espectrofotómetros de doble haz. [2] El amplificador de disyuntor de Liston y el termopar Reeder se incorporaron a los diseños de los espectrofotómetros de haz único Modelo 12 y de doble haz Modelo 21 de Perkin-Elmer, que tuvieron un gran éxito. [2]
En 1950, Morris Folb y Max Liston formaron la empresa Liston-Folb, centrándose en el desarrollo de analizadores infrarrojos no dispersivos. En 1951, recibieron el respaldo de Albert Austin y Richard S. Becker, quienes crearon la Liston-Becker Instrument Company para manejar las ventas de instrumentos. [1] : 15 La planta de Liston-Becker estaba ubicada en Springdale, Connecticut . [1] : 20 Desarrollaron y vendieron el capnógrafo Modelo 16 y los analizadores atmosféricos Mark II y Mark III para los submarinos de la Armada de los EE. UU .
El trabajo inicial de desarrollo del capnógrafo de Liston se produjo antes de la formación de Liston-Folb. La capnometría es la medición de la concentración de dióxido de carbono ( CO
2) en los gases respiratorios, una herramienta de monitoreo importante para pacientes sometidos a anestesia y en cuidados intensivos . [3] Liston-Becker fue una de varias compañías que buscaban desarrollar instrumentos para medir el CO
2utilizando absorción infrarroja .
Poco después de dejar Perkin-Elmer, los doctores James Elam y George Saxton, a quienes había conocido mientras trabajaban en la guerra, se acercaron a Liston para que construyera un CO.
2Elam utilizó un analizador de infrarrojos no dispersivo para probar sus teorías sobre las causas del paro cardíaco en pacientes anestesiados. En 1951, Liston proporcionó a Elam un prototipo de analizador de infrarrojos no dispersivo, que Elam utilizó en su investigación sobre fisiología respiratoria humana en el Hospital Barnes y la Universidad de Washington en St. Louis, Missouri. Después de mudarse al Roswell Park Comprehensive Cancer Center (entonces conocido como el Roswell Park Memorial Institute) en Buffalo, Nueva York en 1953, Elam utilizó un analizador de modelo Liston-Becker más nuevo en su investigación. Con el aparato de Liston, Elam pudo hacer importantes contribuciones al estudio de la fisiología respiratoria y mejoras sustanciales en las máquinas de anestesia. [8] Los indicadores de color de los instrumentos no funcionaban correctamente, lo que permitía a los pacientes inhalar altos niveles de CO peligroso.
2no se detectaron y una válvula en el aparato tendía a atascarse y provocar la reinhalación. Una vez identificados, ambos problemas se solucionaron. [1] : 12 Liston también proporcionó prototipos al Dr. Philip Drinker de la Facultad de Medicina de Harvard , al Dr. John Wendell Severinghaus de la Universidad Johns Hopkins y al Dr. JL Whittenberger. [1] : 16 La primera venta de Liston fue al Dr. Julius H. Comroe, Jr. de la Universidad de Pensilvania . [1] : 62
Inicialmente, el espectrofotómetro médico tenía un accesorio tipo máscara, en el que el paciente respiraba. Esto se modificó más tarde para utilizar un catéter nasal porque muchos pacientes de polio no podían usar el aparato de respiración bucal. [1] : 62 Finalmente, la Fundación de la Polio comenzó a utilizar el analizador de CO 2 Modelo 16 de Liston para monitorear las máquinas de pulmón de hierro , reduciendo a la mitad tanto el tiempo que los pacientes pasaban en las máquinas como la tasa de mortalidad de los usuarios de las máquinas de pulmón de hierro. [1] : 12–13
Liston desarrolló un analizador industrial en respuesta a una solicitud de Dupont. El analizador industrial realizaba tipos de análisis similares, pero estaba construido en una carcasa a prueba de explosiones para cumplir con los requisitos de seguridad industrial. El modelo 15 tenía una carcasa de metal barata y podía usarse para trabajos de laboratorio sin explosivos. [1] : 16, 62–64
En 1958, Liston-Becker también había entregado varios modelos de analizadores atmosféricos para los submarinos de la Armada de los EE. UU., algunos de los cuales se probaron en el USSN Nautilus , el primer submarino de propulsión atómica. [1] : 67–70 La Armada estaba interesada en monitorear la calidad del aire en los submarinos durante una inmersión prolongada, particularmente la presencia de monóxido de carbono, dióxido de carbono, hidrógeno, oxígeno y freón. Liston-Becker rediseñó un medidor de oxígeno Pauling de Beckman Instruments para la detección de oxígeno. El analizador atmosférico final tuvo que pasar las pruebas de la Armada para medir la calidad del aire, soportar golpes y sensibilidad a la inclinación. Los primeros analizadores atmosféricos de Liston-Becker fueron el Mark II, construido en 1953, y el Mark III, construido en 1954. Se vendieron catorce analizadores Mark III a la Armada, por $ 75,000 cada uno. [1] : 17–19 Después de que la empresa Beckman Instruments adquiriera Liston-Becker, Beckman continuó el desarrollo del Mark IV y el Mark V. [9]
En 1955, los patrocinadores de Liston, Albert Austin y Richard S. Becker, acordaron vender su empresa a Beckman Instruments . Max Liston se unió a Beckman Instruments, Inc. en 1955 y permaneció en la empresa hasta 1965, inicialmente como gerente de Liston-Becker. Después de que la planta de Liston-Becker con sede en Connecticut se cerrara en una reorganización en 1958, Liston se convirtió en Director de Ingeniería de Beckman Instruments en California. [1] : 20–21
Arnold Beckman vivía en Altadena, California y tenía un gran interés en resolver el problema del smog . [10] : 207–208 Uno de los proyectos más importantes de Liston en Beckman Instruments involucró analizadores de emisiones de automóviles para pruebas de smog en Los Ángeles.
En 1952, Arie Jan Haagen-Smit presentó resultados que sugerían que los escapes de los automóviles eran un importante contribuyente al desarrollo del smog de California. [10] : 220–226 En 1956, la ciudad de Los Ángeles realizó pruebas de emisiones para determinar si los automóviles eran los culpables del smog de Los Ángeles. Determinar los efectos de los automóviles requirió el desarrollo de un instrumento móvil capaz de medir el smog y las emisiones de los automóviles. El Liston-Becker Modelo 28 podía colocarse en la parte trasera de un automóvil y funcionar con baterías en el maletero. La ciudad probó 1000 automóviles, propiedad de empresas locales, en el lecho del río de Los Ángeles. Se utilizaron siete analizadores Liston en las pruebas. [1] : 26, 71 Las pruebas de emisiones revelaron que muchos de los automóviles de prueba tenían motores V8 mal mantenidos. Los cilindros de los motores disparaban mal y en algunos casos se escapaba combustible crudo. Los investigadores también descubrieron que el smog de Los Ángeles hacía que se formara barniz en los carburadores de los automóviles, lo que modificaba la relación combustible-aire. [4] Los analizadores de emisiones Modelo 28 y Modelo 30 se vendieron a los principales fabricantes de automóviles estadounidenses, como Chrysler y General Motors, y se utilizaron para la inspección y el mantenimiento de automóviles. Liston también trabajó con Haagen-Smit en equipos para controlar el SO
2de centrales eléctricas y refinerías. [1] : 27
Mientras estuvo en Beckman Instruments, Liston ayudó a desarrollar el analizador submarino Mark IV. [11] También desarrolló el primer oxímetro de pulso , pero Beckman Instruments no estaba interesado en comercializarlo. [1] : 27 Liston se retiró de la empresa en 1965, poco después de que Arnold Beckman renunciara como presidente de la empresa. [1] : 25
Después de dejar Beckman Instruments, Liston continuó trabajando en una variedad de proyectos con varios socios y finalmente formó Liston Scientific, de la que se convirtió en presidente. [1] [12]
Un proyecto consistía en mejorar el diseño de respiradores médicos , que eran de interés para Forrest Bird , el Dr. Albert Starr y Miles "Lowell" Edwards de Edwards Lifesciences . Liston creía que podía crear un respirador con un circuito integrado para detectar cuándo el paciente podía respirar por sí solo, cambiando automáticamente entre una frecuencia de ventilación preestablecida y una dependiente del paciente según fuera necesario. Pudo desarrollar un instrumento de este tipo para Edwards. [1] : 30–31
Otro proyecto, en el que participó Miles Edwards, Jr., fue el desarrollo de un alcoholímetro de presión positiva instrumental (IPPB) para tratar a pacientes con asma . El diseño de Liston se conoció como Handi-Vent IPPB. Más tarde, Ohio Medical Products lo licenció. [1] : 30–31
SmithKline se puso en contacto con Liston para mejorar el diseño de su espectrofotómetro. Necesitaban una máquina que pudiera cumplir con especificaciones estrictas para analizar reactivos en reacciones de velocidad dependientes de la temperatura. El diseño de Liston y 35 prototipos fabricados por Edward Murphy fueron aceptados por SmithKline. Liston Scientific completó su parte del proyecto en 1966, ayudando a instalar la fábrica de Corbin-Farnsworth para la producción. El diseño de Liston fue fabricado por SmithKline como el espectrofotómetro Alpha, parte de un sistema llamado Escalab. [1] : 31–34
En 1966 y 1967, Liston desarrolló un circuito Digital-Alpha para calcular la desintegración logarítmica de un condensador-resistencia. El circuito fue patentado por Liston Scientific en 1967. Se utilizó en analizadores bicromáticos que Liston diseñó para Abbott Laboratories , comenzando con el ABA-100. El ABA-100 era un analizador cinético de doble canal con un solo reactivo para análisis químico ultramicro y espectrofotometría bicromática simultánea. Un módulo del instrumento realizaba el procesamiento químico, dispensando el reactivo y la muestra para la reacción y realizando las mediciones espectrofotométricas. Un segundo módulo supervisaba y controlaba el módulo de procesamiento y calculaba e informaba los resultados. [13] Los modelos posteriores incorporaron microprocesadores especiales en lugar de chips de memoria. [1] : 36–43
Liston estaba interesado en desarrollar una unidad multicanal que pudiera manejar múltiples pruebas a la vez y que incorporara un sistema de identificación de muestras para evitar errores de identificación. Cuando Abbott no se interesó en ello, Liston pasó a desarrollar el analizador clínico Paramax para Baxter International . [1] : 46–48
Liston desarrolló instrumentos que utilizaban la unión selectiva de marcadores fluorescentes y la posterior fotodetección para el examen de compuestos químicos. Un instrumento fue diseñado para analizar muestras de sangre en busca de esteroides y otras drogas. Liston también desarrolló instrumentos de prueba especiales para pruebas de electrolitos, pruebas de Hemoccult, pruebas de glucosa y análisis de nitrógeno ureico en sangre (BUN). [1] : 49–51 Es un innovador en el área de instrumentación de luminiscencia química, particularmente en la medición de óxidos de nitrógeno. [1] : 54
Además, Liston y Lowell Edwards formaron la empresa Liston-Edwards para trabajar en la medición de hidrocarburos. Desarrollaron un analizador de emisiones que detectaba gases fotorreactivos, ignorando los gases no reactivos. [1] : 52–53