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TSI:粒子测量Z新科研成果转化之“梦工厂”——访美国TSI集团总裁Thomas E. Kennedy博士News
TSI:粒子测量Z新科研成果转化之“梦工厂”——访美国TSI集团总裁Thomas E. Kennedy博士
发布时间:2012-04-19 点击次数:2179次

  美国TSI公司(以下简称:TSI)是世界知名的粒子测量仪器与流体测量仪器的生产商,自1966年就开始从事气溶胶粒子测量仪器的研发,其产品的粒径测量范围涵盖2纳米至20微米。公司总部位于美国,全球范围内共有员工约500人,2011年总收入约为2.5亿美元。

  近日,美国TSI集团(即TSI的母公司)总裁Thomas E. Kennedy博士一行到访中国,拜会了中国科学院院长白春礼院士,并与国家纳米科学中心(以下简称:NCNST)就纳米颗粒的测量技术展开了合作。

  为进一步了解TSI集团与NCNST合作的情况,仪器信息网编辑(以下简称:Instrument)就TSI的发展概况、未来研发方向、该公司与科学家合作的成功经验等主题采访了Thomas E. Kennedy博士,陪同采访的还有TSI集团的两位副总裁Jerry Bark先生、Kevin L. Krause先生,以及TSI公司中国区总经理梁东先生。

美国TSI集团总裁Thomas E. Kennedy博士

TSI高层合影

从左至右:Kevin L. Krause先生、Thomas E. Kennedy博士、Jerry Bark先生、梁东先生

攻克DMA与CPC技术 夯实气溶胶测量坚实基础

  Instrument:贵公司产品线为什么会从流体测量仪器扩展到气溶胶粒子测量仪器?贵公司各产品线的地位与关系如何?目前贵公司产品主要应用于哪些行业/领域?

  Thomas E. Kennedy博士:TSI经过五十余年的发展,形成了流体测量仪器、气溶胶粒子测量仪器两大产品线。两条产品线看上去很不一样,但实际上还是有一定渊源的。

  流体测量仪器zui开始发明的仪器是热线风速仪,即通过气流通过后带走热量来测量气流速度。后来由于测量要求加入示踪粒子来追踪气流的运动。此后客户又要求对基于这种测量方法的气流中的示踪粒子进行追踪测量,比如流动速度、粒径大小、粒径分布等。类似需求越来愈多,促使TSI研发出了粒子测量仪器,并将其应用到很多领域。从产值来说,流体测量仪器与粒子测量仪器两大产品线并驾齐驱,销售额相当,难分主次。

  这两大产品线经过拓展,各自都细分了很多具体产品线。流体测量仪器应用在流体力学研究、室内环境、医疗、节能舒适、流速测量等领域。粒子测量仪器的应用领域则从气溶胶研究扩展到环境监测、工业健康与安全、职业卫生、公共卫生等领域。

  Instrument:TSI在半个世纪的发展过程中,产生了哪些“里程碑式”的气溶胶技术创新?

  Thomas E. Kennedy博士:TSIzui重要的与气溶胶相关的创新技术有两项,一是差分电迁移率粒径谱仪(DMA),二是凝聚核粒子计数器(CPC)。

  DMA是TSI与美国加州理工学院一起开发的,这项技术给公司带来了巨大的市场成功,目前TSI在DMA的市场份额高达85%。基于DMA的各项研究成果发表的论坛已经超过了5000篇。

  小于100纳米的超细颗粒是很难测量的。用光学仪器测量到粒径为0.1微米已是极限。但随着科技的发展,纳米技术是未来的潮流,对检测技术提出了很高要求,也带来了很多市场机遇。CPC的出现,把对极细颗粒的测量拓展到纳米级别,已成为纳米颗粒测量的良好选择。

联手国家纳米科学中心 攻克纳米团聚颗粒测量难题

  Instrument:能否介绍下TSI与NCNST此次合作的契机与具体内容?

  Thomas E. Kennedy博士:中国科学院院长白春礼院士作为纳米科学研究的首席科学家、NCNST的发起者和主任,一直推进中国纳米科学和相关技术研究的发展。白院长曾在2011年4月率团访问过TSI总部,此次作为回访,我们也拜会了白院士,并展开了有关纳米颗粒的技术合作。

  TSI此次与中国科学院的合作项目zui终落实在NCNST。与我们合作的两位老师之前也是TSI仪器的用户。双方将就纳米颗粒及其聚合团块粒径分布的测量技术进行通力合作。

  两位老师将采用TSI新研发的用于纳米团聚颗粒测量的仪器进行研究。通过此次与代表中国zui高研究水平的研究者合作,我们一方面能了解新仪器的性能,另一方面了解在纳米颗粒研究中,什么样的仪器性能是研究者真正需要的,为未来的仪器研发找准方向。TSI希望此次研发的仪器不仅能用在科研领域,也能应用到工业生产中去。

  Instrument:此次合作的研究成果未来将应用在哪些领域?当前研究的难点在哪里?

  Thomas E. Kennedy博士:单个纳米颗粒很容易聚合,这很大程度上会影响纳米材料的性能。比如在制药领域,药物的纳米颗粒在不同温湿度下,聚合程度不一样,药物的效果也不一样。这对检测技术提出很高要求。传统测量方法是用扫描电镜去测量,但目前还不能很好地解决某些问题。我们希望通过此次合作研发出的仪器可以用在纳米材料、制药等领域,解决纳米团聚颗粒的测量。目前,这款仪器研发的基本工作已完成,想通过这次合作来验证和改进。

  对于纳米颗粒测量而言,采样是比较困难的。当前面临的zui大困难是,如何根据不同行业的客户设计不同的采样方法。

立足工业应用 拓展液体中纳米颗粒测量新技术

  Instrument:TSI在基于气溶胶的纳米颗粒物相关技术的研究上处于ling先地位,能否介绍下贵公司在研发方面的新成果、新进展?

  Thomas E. Kennedy博士:除了上述的纳米团聚颗粒相关测量仪器的研发之外,TSI还在气溶胶粒子化学成本检测、液体中纳米颗粒粒径分布测量技术等方面进行了研究。

  气溶胶粒子测量技术目前可能更多停留在粒子粒径及其分布情况的测量,而制药等行业对气溶胶粒子的化学成分检测也有很大需求。所以,在粒子粒径等物理测量值的基础上增加化学测量值,这样的仪器会有很大的市场空间。而液体中纳米颗粒相关测量技术,其实也是TSI现有气溶胶测量技术的一个新拓展。

  对TSI而言,目前科研市场是较大的市场。但是未来三到五年,来自工业领域的产值将超过科研领域的产值。无论是中国市场,还是全球市场,都是呈现这样的趋势。所以,TSI要在原有成熟的气溶胶粒子测量技术之上,在保持仪器性能的前提下,实现仪器小型化、操作简单化。这样,我们产品的应用领域就会扩大很多,市场需求也会呈指数式增长。

  Instrument:贵公司之前也推出过用于分析气溶胶粒子化学性质的飞行时间质谱仪ATOFMS-3800,但在市场上似乎并不是非常成功,此次为什么还要推出分析粒子化学成分的产品?

  Thomas E. Kennedy博士:ATOFMS-3800的主要功能是测量单个颗粒物的化学成分。该仪器主要用于高端的科学研究,市场空间太小,全球一年的销售量也不会超过40台。这样小的市场需求,市场回报太少,所以没有持续在该仪器上投入。

  但是从工业市场需求来看,制药、洁净空间等行业关注的不是单个颗粒的化学成分测量,而是一团粒子的化学成分的测量。所以,TSI现在立足于后者进行仪器开发。

  此外,ATOFMS-3800采用的是质谱技术,需要非常专业的人员来操作,体积大,且价格昂贵。而TSI此次开发的仪器采用了新技术,仪器操作简单、体积小,可以拿到现场检测,而且价格也是飞行时间质谱的八分之一。这样的产品才是工业市场需要的产品,我们预计在2012年5月推出相关新产品。

  Instrument:能否进一步介绍下液体中纳米颗粒粒径的测量技术?该技术与激光粒度仪相比有何优势?

  Thomas E. Kennedy博士:TSI将要推出的用于测量液体中纳米颗粒粒径分布的技术,是超越现有的动态光散射法的新技术,即把液体中的纳米颗粒变成气溶胶颗粒,然后用现在成熟的气溶胶技术进行检测。

  激光粒度仪采用动态光散射法,其对应的结果是模拟值,而且只能得到一条曲线。而TSI的这项新技术能更准确的反应真实情况。比如某药品中的三个组份,我们新技术测出来粒径分布曲线就会有三个不同的峰,而用动态光散射法只能得到一个大峰。简言之,TSI的新方法分得更细,分辨率更高,能看到动态光散射法看不到的细节。

  Instrument:当前中国对PM2.5高度关注,能否介绍下贵公司与PM2.5相关的技术与产品?

  Thomas E. Kennedy博士:针对PM2.5的测量,TSI在 2011年推出了zui新型的DUST TARKTM DRX气溶胶监测仪,该仪器分为台式和手持式两个型号,内置光散射激光光度计,实现多通道测量,可以同时PM1、PM2.5、PM10、可吸入颗粒物、总PM(<15微米)的质量浓度。其优势是响应速度快,时间分辨率高,操作简单,对寻找污染源有很大帮助。

  在美国本土,TSI在超细颗粒的监测方面还是非常成功的。除了PM2.5的质量浓度外,美国环保署(EPA)还希望知道更多的细节信息,采购了许多TSI的相关仪器,作为PM2.5监测的重要补充。

力促“zui新科研成果”变“市场成功产品”

  Instrument:“SEIENCE”是TSI公司三大核心理念之一,能否解释下该理念的内涵?

  Thomas E. Kennedy博士:TSI是由一群毕业于美国明尼苏达大学工程专业的研究生建立的公司,公司的zui初产品就将他们在学校开发的纯研究性的科研成果。创始人创立公司的初衷之一也是想把科研成果转化为市场成功的产品。

  “SEIENCE”是公司的“TRUST、SCIENCE、INNOVATION”三大核心理念之一。在这个理念的激励下,TSI至成立以来就与全球范围内的著名科研院所展开了广泛的技术合作,获得了超过25项核心技术许可,研制了许多市场成功的产品。每天我们的专业人员都在努力把zui新的科研成果转化为产品。

  TSI在把zui新科研成果转化为新技术并推出新产品方面经验丰富,具有很强的创新能力。我们会保持这样的创新能力,持续不断地与世界各地的科学家进行合作,并不断推出市场需要的更好的产品。

  Instrument:能否介绍下TSI在“与科研机构合作将科研成果转化为市场成功产品”方面的成功经验?

  Thomas E. Kennedy博士:TSI与科学家们的合作方式是多样的。除了共同开发、独家生产这样的合作方式外,TSI还直接购买研究者的专利技术,然后将其转化为成熟的产品。

  与科学家们合作,通常都是开发新技术,这需要时间,需要耐心。我们要不断地改进技术来适应市场需求,往往很多尝试都是不成功的,也因此失去耐心。很多企业与科学家的合作不成功的原因就在于失去耐心。其实一旦坚持住了,就会迎来市场成功。当然,耐心不是无限制的,如果一定要给TSI的耐心定一个时间限制的话,那这个时间通常是4年。

  Instrument:贵公司在选择合作的科学家方面有什么标准?

  Thomas E. Kennedy博士:首先,TSI会根据市场的需求,确定技术难点在哪里;然后,看科学家研究的成果能不能解决技术问题,其研究的方法是不是市场承受得起的。

  具体来说就是,TSI会对技术的难度与成熟程度、技术商业化的成本与时间等方面都进行评估,根据评估结果来选择适合的合作对象。

  Instrument:此次与NCNST的合作,是贵公司与国内科研机构首次进行研发方面的合作,您对TSI与中国科学家们未来的合作有哪些期待?

  Thomas E. Kennedy博士:TSI在美国、欧洲都有与科学家们合作的成熟模式,但在中国才刚刚开始这项工作,这与TSI在中国分支机构的发展有关。

  中国现在是TSI的第三大市场,其销售额占公司总销售额的20%。2011年,TSI中国区业务增长超过了欧美及亚太其他地区。进入中国市场6年,TSI中国区的业绩翻了四翻。未来五年,中国业务还可能翻番,有望超过美国、欧洲成为TSIzui大的市场。在这样的市场预期之下,我们未来3年将加大对中国市场的投入,中国员工的人数将翻番,达到50人。

  这样随着TSI中国子公司的壮大,TSI会与更多中国科学家合作,合作模式也会成熟很多,并预计未来五年内会取得很大成功。TSI以前都是把美国研究出来的技术拿到中国来,这次与中科院及NCNST的合作使我们认识到,中国也有很好的基础研究成果,我们可以将这些成果转化为技术,并拿到美国或其它地区去推广。

采访现场

  后记

  笔者算了一下TSI公司的人均产值,全球员工500人,2011年产值2.5亿美元,算起来人均产值约是50万美元。这样高的人均产值,在全球所有的仪器公司中也应该是比较靠前的吧!(比如,安捷伦科技2011年产值66.2亿美元,全球员工约18700人,人均产值35.4万美元。)能够获得这样高的人均产值,TSI这个“小公司”中自然是蕴藏着“大学问”!

  笔者认为,TSI的人均产值这么高,很大程度在于其具有高附加值的产品,而高附值的产品则与其研发实力息息相关。虽然该公司的研发人员仅70余人,但通过全球范围内与科研机构的合作,该公司却拥有许多研发“外援”,他们是高水平的、非常专业的资深科学家。此举既降低了研发失败的风险,又节约了研发成本,并确保了技术的ling先性。我想这也许是TSI公司zui值得借鉴的地方。

  采访编辑:杨丹丹

  附录1:Thomas E. Kennedy博士简介

  1974年至1983年就读于美国伊利诺伊州立大学,1983年获博士学位,1983年至1986年肯尼迪博士供职于GE集团研发中心的电子学研究实验室,作为research scientists,取得了多项研究成果。1986年肯尼迪博士进入GE医疗系统,历任多项职务,并进入高管团队。1998年肯尼迪博士加入Camtronics医疗系统担任副总裁。2005年肯尼迪博士加入TSI集团的母公司丘吉尔控股,担任副总裁,并于2006年,担任TSI集团总裁至今。


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