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TSI:粒子測量科研成果轉化之“夢工廠”——訪美國TSI集團總裁Thomas E. Kennedy博士News
TSI:粒子測量科研成果轉化之“夢工廠”——訪美國TSI集團總裁Thomas E. Kennedy博士
發布時間:2012-04-19 點擊次數:4363次

  美國TSI公司(以下簡稱:TSI)是世界的粒子測量儀器與流體測量儀器的生產商,自1966年就開始從事氣溶膠粒子測量儀器的研發,其產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博士一行到訪中國,拜會了中國科學院院長白春禮院士,并與國家納米科學中心(以下簡稱:NCNST)就納米顆粒的測量技術展開了合作。

  為進一步了解TSI集團與NCNST合作的情況,儀器信息網編輯(以下簡稱:Instrument)就TSI的發展概況、未來研發方向、該公司與科學家合作的成功經驗等主題采訪了Thomas E. Kennedy博士,陪同采訪的還有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 夯實氣溶膠測量堅實基礎

  Instrument:貴公司產品線為什么會從流體測量儀器擴展到氣溶膠粒子測量儀器?貴公司各產品線的地位與關系如何?目前貴公司產品主要應用于哪些行業/領域?

  Thomas E. Kennedy博士:TSI經過五十余年的發展,形成了流體測量儀器、氣溶膠粒子測量儀器兩大產品線。兩條產品線看上去很不一樣,但實際上還是有一定淵源的。

  流體測量儀器zui開始發明的儀器是風速儀,即通過氣流通過后帶走熱量來測量氣流速度。后來由于測量要求加入示蹤粒子來追蹤氣流的運動。此后客戶又要求對基于這種測量方法的氣流中的示蹤粒子進行追蹤測量,比如流動速度、粒徑大小、粒徑分布等。類似需求越來愈多,促使TSI研發出了粒子測量儀器,并將其應用到很多領域。從產值來說,流體測量儀器與粒子測量儀器兩大產品線并駕齊驅,銷售額相當,難分主次。

  這兩大產品線經過拓展,各自都細分了很多具體產品線。流體測量儀器應用在流體力學研究、室內環境、醫療、節能舒適、流速測量等領域。粒子測量儀器的應用領域則從氣溶膠研究擴展到環境監測、工業健康與安全、職業衛生、公共衛生等領域。

  Instrument:TSI在半個世紀的發展過程中,產生了哪些“里程碑式”的氣溶膠技術創新?

  Thomas E. Kennedy博士:TSIzui重要的與氣溶膠相關的創新技術有兩項,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與美國加州理工學院一起開發的,這項技術給公司帶來了巨大的市場成功,目前TSI在DMA的市場份額高達85%?;贒MA的各項研究成果發表的論壇已經超過了5000篇。

  小于100納米的超細顆粒是很難測量的。用光學儀器測量到粒徑為0.1微米已是極限。但隨著科技的發展,納米技術是未來的潮流,對檢測技術提出了很高要求,也帶來了很多市場機遇。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。

聯手國家納米科學中心 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:中國科學院院長白春禮院士作為納米科學研究的科學家、NCNST的發起者和主任,一直推進中國納米科學和相關技術研究的發展。白院長曾在2011年4月率團訪問過TSI總部,此次作為回訪,我們也拜會了白院士,并展開了有關納米顆粒的技術合作。

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

  兩位老師將采用TSI新研發的用于納米團聚顆粒測量的儀器進行研究。通過此次與代表中國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,為未來的儀器研發找準方向。TSI希望此次研發的儀器不僅能用在科研領域,也能應用到工業生產中去。

  Instrument:此次合作的研究成果未來將應用在哪些領域?當前研究的難點在哪里?

  Thomas E. Kennedy博士:單個納米顆粒很容易聚合,這很大程度上會影響納米材料的性能。比如在制藥領域,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題。我們希望通過此次合作研發出的儀器可以用在納米材料、制藥等領域,解決納米團聚顆粒的測量。目前,這款儀器研發的基本工作已完成,想通過這次合作來驗證和改進。

  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,如何根據不同行業的客戶設計不同的采樣方法。

立足工業應用 拓展液體中納米顆粒測量新技術

  Instrument:TSI在基于氣溶膠的納米顆粒物相關技術的研究上處于地位,能否介紹下貴公司在研發方面的新成果、新進展?

  Thomas E. Kennedy博士:除了上述的納米團聚顆粒相關測量儀器的研發之外,TSI還在氣溶膠粒子化學成本檢測、液體中納米顆粒粒徑分布測量技術等方面進行了研究。

  氣溶膠粒子測量技術目前可能更多停留在粒子粒徑及其分布情況的測量,而制藥等行業對氣溶膠粒子的化學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測量值,這樣的儀器會有很大的市場空間。而液體中納米顆粒相關測量技術,其實也是TSI現有氣溶膠測量技術的一個新拓展。

  對TSI而言,目前科研市場是較大的市場。但是未來三到五年,來自工業領域的產值將超過科研領域的產值。無論是中國市場,還是市場,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之上,在保持儀器性能的前提下,實現儀器小型化、操作簡單化。這樣,我們產品的應用領域就會擴大很多,市場需求也會呈指數式增長。

  Instrument:貴公司之前也推出過用于分析氣溶膠粒子化學性質的飛行時間質譜儀ATOFMS-3800,但在市場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成分的產品?

  Thomas E. Kennedy博士:ATOFMS-3800的主要功能是測量單個顆粒物的化學成分。該儀器主要用于的科學研究,市場空間太小,一年的銷售量也不會超過40臺。這樣小的市場需求,市場回報太少,所以沒有持續在該儀器上投入。

  但是從工業市場需求來看,制藥、潔凈空間等行業關注的不是單個顆粒的化學成分測量,而是一團粒子的化學成分的測量。所以,TSI現在立足于后者進行儀器開發。

  此外,ATOFMS-3800采用的是質譜技術,需要非常專業的人員來操作,體積大,且價格昂貴。而TSI此次開發的儀器采用了新技術,儀器操作簡單、體積小,可以拿到現場檢測,而且價格也是飛行時間質譜的八分之一。這樣的產品才是工業市場需要的產品,我們預計在2012年5月推出相關新產品。

  Instrument:能否進一步介紹下液體中納米顆粒粒徑的測量技術?該技術與激光粒度儀相比有何優勢?

  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,是超越現有的動態光散射法的新技術,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進行檢測。

  激光粒度儀采用動態光散射法,其對應的結果是模擬值,而且只能得到一條曲線。而TSI的這項新技術能更準確的反應真實情況。比如某藥品中的三個組份,我們新技術測出來粒徑分布曲線就會有三個不同的峰,而用動態光散射法只能得到一個大峰。簡言之,TSI的新方法分得更細,分辨率更高,能看到動態光散射法看不到的細節。

  Instrument:當前中國對PM2.5高度關注,能否介紹下貴公司與PM2.5相關的技術與產品?

  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型號,內置光散射激光光度計,實現多通道測量,可以同時PM1、PM2.5、PM10、可吸入顆粒物、總PM(<15微米)的質量濃度。其優勢是響應速度快,時間分辨率高,操作簡單,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的質量濃度外,美國環保署(EPA)還希望知道更多的細節信息,采購了許多TSI的相關儀器,作為PM2.5監測的重要補充。

力促“科研成果”變“市場成功產品”

  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是由一群畢業于美國明尼蘇達大學工程專業的研究生建立的公司,公司的zui初產品就將他們在學校開發的純研究性的科研成果。創始人創立公司的初衷之一也是想把科研成果轉化為市場成功的產品。

  “SEIENCE”是公司的“TRUST、SCIENCE、INNOVATION”三大核心理念之一。在這個理念的激勵下,TSI至成立以來就與范圍內的科研院所展開了廣泛的技術合作,獲得了超過25項核心技術許可,研制了許多市場成功的產品。每天我們的專業人員都在努力把的科研成果轉化為產品。

  TSI在把科研成果轉化為新技術并推出新產品方面經驗豐富,具有很強的創新能力。我們會保持這樣的創新能力,持續不斷地與世界各地的科學家進行合作,并不斷推出市場需要的更好的產品。

  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成功產品”方面的成功經驗?

  Thomas E. Kennedy博士:TSI與科學家們的合作方式是多樣的。除了共同開發、*生產這樣的合作方式外,TSI還直接購買研究者的技術,然后將其轉化為成熟的產品。

  與科學家們合作,通常都是開發新技術,這需要時間,需要耐心。我們要不斷地改進技術來適應市場需求,往往很多嘗試都是不成功的,也因此失去耐心。很多企業與科學家的合作不成功的原因就在于失去耐心。其實一旦堅持住了,就會迎來市場成功。當然,耐心不是無限制的,如果一定要給TSI的耐心定一個時間限制的話,那這個時間通常是4年。

  Instrument:貴公司在選擇合作的科學家方面有什么標準?

  Thomas E. Kennedy博士:首先,TSI會根據市場的需求,確定技術難點在哪里;然后,看科學家研究的成果能不能解決技術問題,其研究的方法是不是市場承受得起的。

  具體來說就是,TSI會對技術的難度與成熟程度、技術商業化的成本與時間等方面都進行評估,根據評估結果來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行研發方面的合作,您對TSI與中國科學家們未來的合作有哪些期待?

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

  中國現在是TSI的第三大市場,其銷售額占公司總銷售額的20%。2011年,TSI中國區業務增長超過了歐美及亞太其他地區。進入中國市場6年,TSI中國區的業績翻了四翻。未來五年,中國業務還可能翻番,有望超過美國、歐洲成為TSIzui大的市場。在這樣的市場預期之下,我們未來3年將加大對中國市場的投入,中國員工的人數將翻番,達到50人。

  這樣隨著TSI中國子公司的壯大,TSI會與更多中國科學家合作,合作模式也會成熟很多,并預計未來五年內會取得很大成功。TSI以前都是把美國研究出來的技術拿到中國來,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,并拿到美國或其它地區去推廣。

采訪現場

  后記

  筆者算了一下TSI公司的人均產值,員工500人,2011年產值2.5億美元,算起來人均產值約是50萬美元。這樣高的人均產值,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年產值66.2億美元,員工約18700人,人均產值35.4萬美元。)能夠獲得這樣高的人均產值,TSI這個“小公司”中自然是蘊藏著“大學問”!

  筆者認為,TSI的人均產值這么高,很大程度在于其具有高附加值的產品,而高附值的產品則與其研發實力息息相關。雖然該公司的研發人員僅70余人,但通過范圍內與科研機構的合作,該公司卻擁有許多研發“外援”,他們是高水平的、非常專業的資深科學家。此舉既降低了研發失敗的風險,又節約了研發成本,并確保了技術的性。我想這也許是TSI公司zui值得借鑒的地方。

  采訪編輯:楊丹丹

  附錄1:Thomas E. Kennedy博士簡介

  1974年至1983年就讀于美國伊利諾伊州立大學,1983年獲博士學位,1983年至1986年*博士供職于GE集團研發中心的電子學研究實驗室,作為research scientists,取得了多項研究成果。1986年*博士進入GE醫療系統,歷任多項職務,并進入高管團隊。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。


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