John Heysham Gibbon 是葉克膜儀器發明的先驅。1931年一位肺部有血塊的年輕病患手術失敗,激發了他想要發明一台在手術期間能保持病患血氧穩定的心肺體外循環機(heart-lung bypass machine)。1935年他所發明的心肺體外循環機雛型機用於貓的動物實驗,結果讓貓的生命多維持了26分鐘,這是葉克膜儀器發展的重要里程碑。後來John Heysham Gibbon 與 IBM 的執行長 Thomas J. Watson 合作,於1950年期間開發第二代心肺體外循環機,並成功在12隻狗的動物實驗上,藉由儀器,狗的生命延續了1個小時以上。接著他們成功使用第二代心肺體外循環機治療18歲的女性病患Cecelia Bavolek,並且於 1954 年開發改良版的第三代心肺體外循環機。但當時仍存在著一系列難以解決問題,如:溶血、生物材料的組織相容性、抗凝血劑與出血量的平衡等問題。