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TSI:粒子測量科研成果轉化之“夢(mèng)工廠(chǎng)”——訪(fǎng)美國TSI集團總裁Thomas E. Kennedy博士
更新時(shí)間:2012-05-28 點(diǎn)擊次數:5510次

  美國TSI公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng):TSI)是世界的粒子測量?jì)x器與流體測量?jì)x器的生產(chǎn)商,自1966年就開(kāi)始從事氣溶膠粒子測量?jì)x器的研發(fā),其產(chǎn)品的粒徑測量范圍涵蓋2納米至20微米。公司總部位于美國,范圍內共有員工約500人,2011年總收入約為2.5億美元。

  近日,美國TSI集團(即TSI的母公司)總裁Thomas E. Kennedy博士一行到訪(fǎng)中國,拜會(huì )了中國科學(xué)院院長(cháng)白春禮院士,并與國家納米科學(xué)中心(以下簡(jiǎn)稱(chēng):NCNST)就納米顆粒的測量技術(shù)展開(kāi)了合作。

  為進(jìn)一步了解TSI集團與NCNST合作的情況,儀器信息網(wǎng)編輯(以下簡(jiǎn)稱(chēng):Instrument)就TSI的發(fā)展概況、未來(lái)研發(fā)方向、該公司與科學(xué)家合作的成功經(jīng)驗等主題采訪(fǎng)了Thomas E. Kennedy博士,陪同采訪(fǎng)的還有TSI集團的兩位副總裁Jerry Bark、Kevin L. Krause,以及TSI公司中國區總梁東。

美國TSI集團總裁Thomas E. Kennedy博士

TSI高層合影

從左至右:Kevin L. Krause、Thomas E. Kennedy博士、Jerry Bark、梁東

攻克DMA與CPC技術(shù) 夯實(shí)氣溶膠測量堅實(shí)基礎

  Instrument:貴公司產(chǎn)品線(xiàn)為什么會(huì )從流體測量?jì)x器擴展到氣溶膠粒子測量?jì)x器?貴公司各產(chǎn)品線(xiàn)的地位與關(guān)系如何?目前貴公司產(chǎn)品主要應用于哪些行業(yè)/領(lǐng)域?

  Thomas E. Kennedy博士:TSI經(jīng)過(guò)五十余年的發(fā)展,形成了流體測量?jì)x器、氣溶膠粒子測量?jì)x器兩大產(chǎn)品線(xiàn)。兩條產(chǎn)品線(xiàn)看上去很不一樣,但實(shí)際上還是有一定淵源的。

  流體測量?jì)x器zui開(kāi)始發(fā)明的儀器是風(fēng)速儀,即通過(guò)氣流通過(guò)后帶走熱量來(lái)測量氣流速度。后來(lái)由于測量要求加入示蹤粒子來(lái)追蹤氣流的運動(dòng)。此后客戶(hù)又要求對基于這種測量方法的氣流中的示蹤粒子進(jìn)行追蹤測量,比如流動(dòng)速度、粒徑大小、粒徑分布等。類(lèi)似需求越來(lái)愈多,促使TSI研發(fā)出了粒子測量?jì)x器,并將其應用到很多領(lǐng)域。從產(chǎn)值來(lái)說(shuō),流體測量?jì)x器與粒子測量?jì)x器兩大產(chǎn)品線(xiàn)并駕齊驅?zhuān)N(xiāo)售額相當,難分主次。

  這兩大產(chǎn)品線(xiàn)經(jīng)過(guò)拓展,各自都細分了很多具體產(chǎn)品線(xiàn)。流體測量?jì)x器應用在流體力學(xué)研究、室內環(huán)境、醫療、節能舒適、流速測量等領(lǐng)域。粒子測量?jì)x器的應用領(lǐng)域則從氣溶膠研究擴展到環(huán)境監測、工業(yè)健康與安全、職業(yè)衛生、公共衛生等領(lǐng)域。

  Instrument:TSI在半個(gè)世紀的發(fā)展過(guò)程中,產(chǎn)生了哪些“里程碑式”的氣溶膠技術(shù)創(chuàng )新?

  Thomas E. Kennedy博士:TSIzui重要的與氣溶膠相關(guān)的創(chuàng )新技術(shù)有兩項,一是差分電遷移率粒徑譜儀(DMA),二是凝聚核粒子計數器(CPC)。

  DMA是TSI與美國加州理工學(xué)院一起開(kāi)發(fā)的,這項技術(shù)給公司帶來(lái)了巨大的市場(chǎng)成功,目前TSI在DMA的*高達85%?;贒MA的各項研究成果發(fā)表的論壇已經(jīng)超過(guò)了5000篇。

  小于100納米的超細顆粒是很難測量的。用光學(xué)儀器測量到粒徑為0.1微米已是極限。但隨著(zhù)科技的發(fā)展,納米技術(shù)是未來(lái)的潮流,對檢測技術(shù)提出了很高要求,也帶來(lái)了很多市場(chǎng)機遇。CPC的出現,把對極細顆粒的測量拓展到納米級別,已成為納米顆粒測量的良好選擇。

聯(lián)手國家納米科學(xué)中心 攻克納米團聚顆粒測量難題

  Instrument:能否介紹下TSI與NCNST此次合作的契機與具體內容?

  Thomas E. Kennedy博士:中國科學(xué)院院長(cháng)白春禮院士作為納米科學(xué)研究的科學(xué)家、NCNST的發(fā)起者和主任,一直推進(jìn)中國納米科學(xué)和相關(guān)技術(shù)研究的發(fā)展。白院長(cháng)曾在2011年4月率團訪(fǎng)問(wèn)過(guò)TSI總部,此次作為回訪(fǎng),我們也拜會(huì )了白院士,并展開(kāi)了有關(guān)納米顆粒的技術(shù)合作。

  TSI此次與中國科學(xué)院的合作項目zui終落實(shí)在NCNST。與我們合作的兩位老師之前也是TSI儀器的用戶(hù)。雙方將就納米顆粒及其聚合團塊粒徑分布的測量技術(shù)進(jìn)行通力合作。

  兩位老師將采用TSI新研發(fā)的用于納米團聚顆粒測量的儀器進(jìn)行研究。通過(guò)此次與代表中國zui高研究水平的研究者合作,我們一方面能了解新儀器的性能,另一方面了解在納米顆粒研究中,什么樣的儀器性能是研究者真正需要的,為未來(lái)的儀器研發(fā)找準方向。TSI希望此次研發(fā)的儀器不僅能用在科研領(lǐng)域,也能應用到工業(yè)生產(chǎn)中去。

  Instrument:此次合作的研究成果未來(lái)將應用在哪些領(lǐng)域?當前研究的難點(diǎn)在哪里?

  Thomas E. Kennedy博士:單個(gè)納米顆粒很容易聚合,這很大程度上會(huì )影響納米材料的性能。比如在制藥領(lǐng)域,藥物的納米顆粒在不同溫濕度下,聚合程度不一樣,藥物的效果也不一樣。這對檢測技術(shù)提出很高要求。傳統測量方法是用掃描電鏡去測量,但目前還不能很好地解決某些問(wèn)題。我們希望通過(guò)此次合作研發(fā)出的儀器可以用在納米材料、制藥等領(lǐng)域,解決納米團聚顆粒的測量。目前,這款儀器研發(fā)的基本工作已完成,想通過(guò)這次合作來(lái)驗證和改進(jìn)。

  對于納米顆粒測量而言,采樣是比較困難的。當前面臨的zui大困難是,如何根據不同行業(yè)的客戶(hù)設計不同的采樣方法。

立足工業(yè)應用 拓展液體中納米顆粒測量新技術(shù)

  Instrument:TSI在基于氣溶膠的納米顆粒物相關(guān)技術(shù)的研究上處于地位,能否介紹下貴公司在研發(fā)方面的新成果、新進(jìn)展?

  Thomas E. Kennedy博士:除了上述的納米團聚顆粒相關(guān)測量?jì)x器的研發(fā)之外,TSI還在氣溶膠粒子化學(xué)成本檢測、液體中納米顆粒粒徑分布測量技術(shù)等方面進(jìn)行了研究。

  氣溶膠粒子測量技術(shù)目前可能更多停留在粒子粒徑及其分布情況的測量,而制藥等行業(yè)對氣溶膠粒子的化學(xué)成分檢測也有很大需求。所以,在粒子粒徑等物理測量值的基礎上增加化學(xué)測量值,這樣的儀器會(huì )有很大的市場(chǎng)空間。而液體中納米顆粒相關(guān)測量技術(shù),其實(shí)也是TSI現有氣溶膠測量技術(shù)的一個(gè)新拓展。

  對TSI而言,目前科研市場(chǎng)是較大的市場(chǎng)。但是未來(lái)三到五年,來(lái)自工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)值將超過(guò)科研領(lǐng)域的產(chǎn)值。無(wú)論是中國市場(chǎng),還是市場(chǎng),都是呈現這樣的趨勢。所以,TSI要在原有成熟的氣溶膠粒子測量技術(shù)之上,在保持儀器性能的前提下,實(shí)現儀器小型化、操作簡(jiǎn)單化。這樣,我們產(chǎn)品的應用領(lǐng)域就會(huì )擴大很多,市場(chǎng)需求也會(huì )呈指數式增長(cháng)。

  Instrument:貴公司之前也推出過(guò)用于分析氣溶膠粒子化學(xué)性質(zhì)的飛行時(shí)間質(zhì)譜儀ATOFMS-3800,但在市場(chǎng)上似乎并不是非常成功,此次為什么還要推出分析粒子化學(xué)成分的產(chǎn)品?

  Thomas E. Kennedy博士:ATOFMS-3800的主要功能是測量單個(gè)顆粒物的化學(xué)成分。該儀器主要用于的科學(xué)研究,市場(chǎng)空間太小,一年的銷(xiāo)售量也不會(huì )超過(guò)40臺。這樣小的市場(chǎng)需求,市場(chǎng)回報太少,所以沒(méi)有持續在該儀器上投入。

  但是從工業(yè)市場(chǎng)需求來(lái)看,制藥、潔凈空間等行業(yè)關(guān)注的不是單個(gè)顆粒的化學(xué)成分測量,而是一團粒子的化學(xué)成分的測量。所以,TSI現在立足于后者進(jìn)行儀器開(kāi)發(fā)。

  此外,ATOFMS-3800采用的是質(zhì)譜技術(shù),需要非常專(zhuān)業(yè)的人員來(lái)操作,體積大,且價(jià)格昂貴。而TSI此次開(kāi)發(fā)的儀器采用了新技術(shù),儀器操作簡(jiǎn)單、體積小,可以拿到現場(chǎng)檢測,而且價(jià)格也是飛行時(shí)間質(zhì)譜的八分之一。這樣的產(chǎn)品才是工業(yè)市場(chǎng)需要的產(chǎn)品,我們預計在2012年5月推出相關(guān)新產(chǎn)品。

  Instrument:能否進(jìn)一步介紹下液體中納米顆粒粒徑的測量技術(shù)?該技術(shù)與激光粒度儀相比有何優(yōu)勢?

  Thomas E. Kennedy博士:TSI將要推出的用于測量液體中納米顆粒粒徑分布的技術(shù),是超越現有的動(dòng)態(tài)光散射法的新技術(shù),即把液體中的納米顆粒變成氣溶膠顆粒,然后用現在成熟的氣溶膠技術(shù)進(jìn)行檢測。

  激光粒度儀采用動(dòng)態(tài)光散射法,其對應的結果是模擬值,而且只能得到一條曲線(xiàn)。而TSI的這項新技術(shù)能更準確的反應真實(shí)情況。比如某藥品中的三個(gè)組份,我們新技術(shù)測出來(lái)粒徑分布曲線(xiàn)就會(huì )有三個(gè)不同的峰,而用動(dòng)態(tài)光散射法只能得到一個(gè)大峰。簡(jiǎn)言之,TSI的新方法分得更細,分辨率更高,能看到動(dòng)態(tài)光散射法看不到的細節。

  Instrument:當前中國對PM2.5高度關(guān)注,能否介紹下貴公司與PM2.5相關(guān)的技術(shù)與產(chǎn)品?

  Thomas E. Kennedy博士:針對PM2.5的測量,TSI在 2011年推出了型的DUST TARKTM DRX氣溶膠監測儀,該儀器分為臺式和手持式兩個(gè)型號,內置光散射激光光度計,實(shí)現多通道測量,可以同時(shí)PM1、PM2.5、PM10、可吸入顆粒物、總PM(<15微米)的質(zhì)量濃度。其優(yōu)勢是響應速度快,時(shí)間分辨率高,操作簡(jiǎn)單,對尋找污染源有很大幫助。

  在美國本土,TSI在超細顆粒的監測方面還是非常成功的。除了PM2.5的質(zhì)量濃度外,美國環(huán)保署(EPA)還希望知道更多的細節信息,采購了許多TSI的相關(guān)儀器,作為PM2.5監測的重要補充。

力促“科研成果”變“市場(chǎng)成功產(chǎn)品”

  Instrument:“SEIENCE”是TSI公司三大核心理念之一,能否解釋下該理念的內涵?

  Thomas E. Kennedy博士:TSI是由一群畢業(yè)于美國明尼蘇達大學(xué)工程專(zhuān)業(yè)的研究生建立的公司,公司的zui初產(chǎn)品就將他們在學(xué)校開(kāi)發(fā)的純研究性的科研成果。創(chuàng )始人創(chuàng )立公司的初衷之一也是想把科研成果轉化為市場(chǎng)成功的產(chǎn)品。

  “SEIENCE”是公司的“TRUST、SCIENCE、INNOVATION”三大核心理念之一。在這個(gè)理念的激勵下,TSI至成立以來(lái)就與范圍內的科研院所展開(kāi)了廣泛的技術(shù)合作,獲得了超過(guò)25項核心技術(shù)許可,研制了許多市場(chǎng)成功的產(chǎn)品。每天我們的專(zhuān)業(yè)人員都在努力把的科研成果轉化為產(chǎn)品。

  TSI在把科研成果轉化為新技術(shù)并推出新產(chǎn)品方面經(jīng)驗豐富,具有很強的創(chuàng )新能力。我們會(huì )保持這樣的創(chuàng )新能力,持續不斷地與世界各地的科學(xué)家進(jìn)行合作,并不斷推出市場(chǎng)需要的更好的產(chǎn)品。

  Instrument:能否介紹下TSI在“與科研機構合作將科研成果轉化為市場(chǎng)成功產(chǎn)品”方面的成功經(jīng)驗?

  Thomas E. Kennedy博士:TSI與科學(xué)家們的合作方式是多樣的。除了共同開(kāi)發(fā)、*生產(chǎn)這樣的合作方式外,TSI還直接購買(mǎi)研究者的技術(shù),然后將其轉化為成熟的產(chǎn)品。

  與科學(xué)家們合作,通常都是開(kāi)發(fā)新技術(shù),這需要時(shí)間,需要耐心。我們要不斷地改進(jìn)技術(shù)來(lái)適應市場(chǎng)需求,往往很多嘗試都是不成功的,也因此失去耐心。很多企業(yè)與科學(xué)家的合作不成功的原因就在于失去耐心。其實(shí)一旦堅持住了,就會(huì )迎來(lái)市場(chǎng)成功。當然,耐心不是無(wú)限制的,如果一定要給TSI的耐心定一個(gè)時(shí)間限制的話(huà),那這個(gè)時(shí)間通常是4年。

  Instrument:貴公司在選擇合作的科學(xué)家方面有什么標準?

  Thomas E. Kennedy博士:首先,TSI會(huì )根據市場(chǎng)的需求,確定技術(shù)難點(diǎn)在哪里;然后,看科學(xué)家研究的成果能不能解決技術(shù)問(wèn)題,其研究的方法是不是市場(chǎng)承受得起的。

  具體來(lái)說(shuō)就是,TSI會(huì )對技術(shù)的難度與成熟程度、技術(shù)商業(yè)化的成本與時(shí)間等方面都進(jìn)行評估,根據評估結果來(lái)選擇適合的合作對象。

  Instrument:此次與NCNST的合作,是貴公司與國內科研機構進(jìn)行研發(fā)方面的合作,您對TSI與中國科學(xué)家們未來(lái)的合作有哪些期待?

  Thomas E. Kennedy博士:TSI在美國、歐洲都有與科學(xué)家們合作的成熟模式,但在中國才剛剛開(kāi)始這項工作,這與TSI在中國分支機構的發(fā)展有關(guān)。

  中國現在是TSI的第三大市場(chǎng),其銷(xiāo)售額占公司總銷(xiāo)售額的20%。2011年,TSI中國區業(yè)務(wù)增長(cháng)超過(guò)了歐美及亞太其他地區。進(jìn)入中國市場(chǎng)6年,TSI中國區的業(yè)績(jì)翻了四翻。未來(lái)五年,中國業(yè)務(wù)還可能翻番,有望超過(guò)美國、歐洲成為T(mén)SIzui大的市場(chǎng)。在這樣的市場(chǎng)預期之下,我們未來(lái)3年將加大對中國市場(chǎng)的投入,中國員工的人數將翻番,達到50人。

  這樣隨著(zhù)TSI中國子公司的壯大,TSI會(huì )與更多中國科學(xué)家合作,合作模式也會(huì )成熟很多,并預計未來(lái)五年內會(huì )取得很大成功。TSI以前都是把美國研究出來(lái)的技術(shù)拿到中國來(lái),這次與中科院及NCNST的合作使我們認識到,中國也有很好的基礎研究成果,我們可以將這些成果轉化為技術(shù),并拿到美國或其它地區去推廣。

采訪(fǎng)現場(chǎng)

  后記

  筆者算了一下TSI公司的人均產(chǎn)值,員工500人,2011年產(chǎn)值2.5億美元,算起來(lái)人均產(chǎn)值約是50萬(wàn)美元。這樣高的人均產(chǎn)值,在所有的儀器公司中也應該是比較靠前的吧!(比如,安捷倫科技2011年產(chǎn)值66.2億美元,員工約18700人,人均產(chǎn)值35.4萬(wàn)美元。)能夠獲得這樣高的人均產(chǎn)值,TSI這個(gè)“小公司”中自然是蘊藏著(zhù)“大學(xué)問(wèn)”!

  筆者認為,TSI的人均產(chǎn)值這么高,很大程度在于其具有高附加值的產(chǎn)品,而高附值的產(chǎn)品則與其研發(fā)實(shí)力息息相關(guān)。雖然該公司的研發(fā)人員僅70余人,但通過(guò)范圍內與科研機構的合作,該公司卻擁有許多研發(fā)“外援”,他們是高水平的、非常專(zhuān)業(yè)的資深科學(xué)家。此舉既降低了研發(fā)失敗的風(fēng)險,又節約了研發(fā)成本,并確保了技術(shù)的性。我想這也許是TSI公司zui值得借鑒的地方。

  采訪(fǎng)編輯:楊丹丹

  附錄1:Thomas E. Kennedy博士簡(jiǎn)介

  1974年至1983年就讀于美國伊利諾伊州立大學(xué),1983年獲博士學(xué)位,1983年至1986年*博士供職于GE集團研發(fā)中心的電子學(xué)研究實(shí)驗室,作為research scientists,取得了多項研究成果。1986年*博士進(jìn)入GE醫療系統,歷任多項職務(wù),并進(jìn)入高管團隊。1998年*博士加入Camtronics醫療系統擔任副總裁。2005年*博士加入TSI集團的母公司丘吉爾控股,擔任副總裁,并于2006年,擔任TSI集團總裁至今。