段憶翔：以客戶需求為導(dǎo)向，研發(fā)高端國產(chǎn)光譜質(zhì)譜儀器解決客戶在線現(xiàn)場檢測難題
——艾立本董事長、四川大學(xué)段憶翔教授專訪
懷著赤子之心回國，承擔(dān)科技部重大專項(xiàng)，培養(yǎng)大批儀器人才，前期自己投資創(chuàng)業(yè)，向?qū)W?！百徺I”自己研發(fā)的專利，8年間推出20余款具有差異化競爭力的光譜、質(zhì)譜以及醫(yī)學(xué)診斷儀器。近日，分析測試百科網(wǎng)采訪了成都艾立本科技有限公司（以下簡稱：艾立本）董事長、四川大學(xué)段憶翔教授，希望他的分享讓我們感受到更多中國儀器人的堅(jiān)持和自信，看到未來中國儀器發(fā)展的新模式。
成都艾立本科技有限公司董事長/四川大學(xué)的段憶翔教授
從復(fù)旦大學(xué)物理二系放射化學(xué)專業(yè)畢業(yè)后，段教授曾在白求恩醫(yī)科大學(xué)擔(dān)任講師，后到中科院長春應(yīng)化所黃本立院士門下攻讀碩士學(xué)位，在吉林大學(xué)金欽漢教授和美國印第安納大學(xué)Hieftje教授聯(lián)合培養(yǎng)下獲得了博士學(xué)位。博士畢業(yè)后在美國頂尖研究機(jī)構(gòu)長期從事分析化學(xué)和分析儀器的研究工作，曾多次入圍科學(xué)界“奧斯卡”之稱的世界著名R&D 100獎。
2010年8月，段教授回國牽頭創(chuàng)建了四川大學(xué)分析儀器研究中心，并組建了一支多學(xué)科交叉的科研團(tuán)隊(duì)。2011年，獲得國家重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項(xiàng) ——《創(chuàng)新型多功能激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析儀器的研發(fā)與應(yīng)用》支持，項(xiàng)目為期8年，包含5年研發(fā)期和3年產(chǎn)業(yè)化階段。為了產(chǎn)業(yè)化的順利實(shí)施，2016年9月，重大專項(xiàng)結(jié)題之日也是艾立本成立之時。艾立本在成立之初以及日后的發(fā)展過程中，向?qū)W校分別多次支付了專利許可費(fèi)及委托研發(fā)費(fèi)，以實(shí)際行動回饋學(xué)校多年的支持，“國家的錢，必須要在市場上有所體現(xiàn)，不能打水漂”。
人無我有 差異化發(fā)展
談到艾立本公司的定位時，段教授表示：核心在于構(gòu)建一支勤奮向上、堅(jiān)忍不拔、勇于探索、不斷創(chuàng)新的團(tuán)隊(duì)。公司創(chuàng)業(yè)初期，采取差異化的戰(zhàn)略，主要開發(fā)在線、現(xiàn)場、便攜、高通量、原位檢測儀器，盡量減少樣品收集、轉(zhuǎn)移、富集、相轉(zhuǎn)換等前期預(yù)處理過程。迄今，艾立本所研發(fā)的20多種光譜、質(zhì)譜產(chǎn)品大部分都是很多大的儀器公司沒有的，重點(diǎn)是從傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室檢測儀器，轉(zhuǎn)向工業(yè)現(xiàn)場解決問題的儀器?！氨热绨⒈镜膶?shí)時監(jiān)測質(zhì)譜儀，在現(xiàn)場能夠幾秒鐘內(nèi)獲得結(jié)果。”
談起公司發(fā)展歷程，段教授回憶說，“與其它儀器公司不同的是，我們公司初創(chuàng)期只依靠個人投資，而非尋求外部融資；公司最初的核心成員也多數(shù)是由自己的團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)的。”
2017年，公司成功研發(fā)出LIBS臺式樣機(jī)，并于當(dāng)年實(shí)現(xiàn)了儀器的銷售；2018年榮獲四川省千人計(jì)劃創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)稱號；2019年榮獲BCEIA金獎（PJ10微波等離子體固樣發(fā)射光譜儀技術(shù)），光譜方向工作榮獲中國儀器儀表學(xué)會科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎；2020年，推出了商品質(zhì)譜儀器，并開始用自產(chǎn)的質(zhì)譜儀與華西醫(yī)院等單位合作進(jìn)行肺癌早篩診斷；成功研發(fā)出增強(qiáng)型紫外光電離飛行時間質(zhì)譜儀（UVP-TOF MS PLUS ）；2021年，成功研制質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)飛行時間質(zhì)譜儀（PTR-TOF MS），推出輕便的手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀器（LIBS Mini）。2022年，公司獲得四川省科技進(jìn)步一等獎；2023年5月份完成首次融資，質(zhì)譜方向工作榮獲中國儀器儀表學(xué)會科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎；2024年2月，成功獲得了首張二類醫(yī)療注冊證和生產(chǎn)許可證，針對的是呼氣質(zhì)譜檢測設(shè)備。目前，公司已經(jīng)推出串聯(lián)四極桿LC-TQMS，計(jì)劃在2025年進(jìn)行推廣應(yīng)用?！?/p>
“目前，我們正在申請第二張醫(yī)療注冊證，預(yù)計(jì)將在2025年6月左右完成，并計(jì)劃連續(xù)申請三張二類醫(yī)療注冊證，一張三類醫(yī)療注冊證，以便將我們的多款質(zhì)譜儀器產(chǎn)品陸續(xù)推廣至醫(yī)院使用?！?024年年末，成都艾立本科技有限公司作為牽頭單位，聯(lián)合四川大學(xué)、西南石油大學(xué)、中國工程物理研究院機(jī)械制造工藝研究所、中國測試技術(shù)研究院、中核霞浦核電有限公司共建的“四川省高端分析儀器工程研究中心”獲批，圍繞國產(chǎn)高端分析儀器研發(fā)需求，開展激光燒蝕技術(shù)和微波等離子體炬原子發(fā)射光譜、高溫離子源、離子漏斗接口、在線質(zhì)譜等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，為高端儀器制造行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展提供支撐。
特色產(chǎn)品
段教授介紹，艾立本科技目前的產(chǎn)品線主要分為兩大類，一類是光譜儀器，一類是質(zhì)譜儀器。
激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）
手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀：LMHJ.B02合金（左），LMKS.A01鋰材料（右）
激光誘導(dǎo)擊穿光譜(Laser Induced Breakdown Spectroscopy，簡稱LIBS)，由于它用脈沖激光誘導(dǎo)產(chǎn)生等離子體，有時也稱為LIPS（Laser Induced Plasma Spectroscopy）。激光誘導(dǎo)的等離子體溫度較高，通常在幾千至上萬K，非常適合分析固體樣品。它不需要或較少需要樣品制備，具備近乎無損、快速、原位、多元素同時分析功能，近年來獲得了快速發(fā)展。
LIBS和XRF技術(shù)都可以近乎無損原位測定多種元素；但XRF難以測定原子序數(shù)較低的輕元素（缺乏外層電子，難以激發(fā)），尤其是在鋰（原子序數(shù)3）電迅速發(fā)展的今天，LIBS測鋰會有更大的用武之地。此外，由于LIBS沒有X射線輻射的問題，而手持式設(shè)備難以用較重的鉛板做有效的X射線防護(hù)，因此LIBS手持式設(shè)備也具有更安全可靠的應(yīng)用前景。
艾立本提供臺式、手持式和在線式三種LIBS產(chǎn)品。
早在2015年，段教授團(tuán)隊(duì)就已成功研發(fā)出高能手持式激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀，但當(dāng)時的儀器成本還比較高；2021年艾立本推出一款輕便型儀器，重量僅1.75 kg。最初采用的是1064 nm激光作為激發(fā)源，但在國字頭行業(yè)中，對手持式儀器的安全性要求極為嚴(yán)格，必需要達(dá)到人眼安全標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)此，艾立本又研發(fā)出1535 nm人眼安全波長的手持式LIBS，成為業(yè)內(nèi)首家將1535 nm激光應(yīng)用于手持式LIBS產(chǎn)品的企業(yè)?！安ㄩL越長，能量越低，激發(fā)難度相應(yīng)增加，需要在其它方面進(jìn)行技術(shù)補(bǔ)償。我們最終克服重重困難，成功實(shí)現(xiàn)無輻射、更快、更準(zhǔn)、人眼安全，可用作幾乎所有合金檢測?！倍谓淌谡f?！俺伺_式的、手持式以外，目前在研的是一款在線的LIBS。這是將來LIBS發(fā)展的一個方向，可以廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)等多個領(lǐng)域?！?/p>
據(jù)悉，艾立本的LIBS儀器已應(yīng)用于多家合金、鋁廠進(jìn)行各種合金檢測；并應(yīng)用在鋁礦石開采、鉆井等多個行業(yè)。
質(zhì)譜
艾立本質(zhì)譜儀包含TOF系列、QGA、和三重四極桿系列。
艾立本的TOF質(zhì)譜包括紫外光電離UVP-TOF和PTR-TOF質(zhì)譜?！拔覀兊腜TR-TOF是國內(nèi)第一個采取正向研發(fā)推出的產(chǎn)品?！倍谓淌谡f，“只有這樣，才能保證自主知識產(chǎn)權(quán)的完整性以及后續(xù)技術(shù)支持的可靠性，該產(chǎn)品可達(dá)到ppt級別的檢出限?！?/p>
“2010年我們就已經(jīng)開始PTR質(zhì)譜儀的研發(fā)，最早用空心陰極放電做PTR離子源，然后轉(zhuǎn)到用微波等離子體做PTR離子源的研發(fā)（MW-PTR，發(fā)明專利：CN102103970B），可將H3O+的產(chǎn)生速率提升700%。 2016年，我們曾推出四極桿型PTR-Q-MS，但四極桿通常只有單位質(zhì)量分辨率。2021年初艾立本推出第一款PTR-TOF MS 2500，并獲得市場積極的反響。2023年我們持續(xù)推出PTR-TOF-MS 6000、PTR-TOF-MS 8000，基于V型反射的TOF飛行管，將PTR質(zhì)譜用于小分子分辨率提高到8000-10000的目前頂級水平?！?當(dāng)然，如果采用多極反射，或檢測更大的分子，分辨率還有更大的提升空間。此外，該P(yáng)TR-TOF-MS具有全新設(shè)計(jì)的離子源，可使用多種試劑電離，反應(yīng)室可實(shí)現(xiàn)近乎即時的試劑離子切換，且具有高靈敏度，穩(wěn)定性、可靠性，易于維護(hù)等特點(diǎn)。
艾立本的PTR-TOF MS儀器及其結(jié)構(gòu)示意圖
PTR-TOF質(zhì)譜可廣泛用于VOCs走航監(jiān)測，環(huán)境污染研究，石化，食品與風(fēng)味科學(xué)，應(yīng)急安保，以及醫(yī)療診斷。比如艾立本與四川大學(xué)華西醫(yī)院等單位合作進(jìn)行肺癌早篩診斷，采集了超過20,000例的健康及肺癌患者數(shù)據(jù)，開展了全球數(shù)據(jù)量最大的肺癌呼出氣檢測研究項(xiàng)目。通過交叉驗(yàn)證，肺癌早篩準(zhǔn)確率達(dá)到90％以上。目前該產(chǎn)品已取得二類醫(yī)療注冊證和生產(chǎn)證。香港城市大學(xué)、華西醫(yī)院、上海交通大學(xué)第九人民醫(yī)院、成都市公共衛(wèi)生臨床中心等多單位專家也采用了艾立本的PTR-TOF質(zhì)譜進(jìn)行癌癥和肺結(jié)核的篩查研究。
近期，艾立本研制了針對液體的在線采樣進(jìn)樣技術(shù)，并與PTR-TOF質(zhì)譜結(jié)合，其中包括氣動霧化-多試劑離子PTR，加熱霧化-多試劑離子PTR，再結(jié)合電噴霧電離-飛行時間質(zhì)譜儀，為水中有機(jī)污染物實(shí)時在線監(jiān)測提供了整體解決方案，不僅能檢測揮發(fā)性有機(jī)物，還能測量非揮發(fā)性和難以揮發(fā)的有機(jī)物。目前， “我們正在全國范圍內(nèi)推廣這項(xiàng)技術(shù)，國內(nèi)幾家大型水務(wù)中心、國家?guī)讉€重點(diǎn)部門已開始使用我們的技術(shù)?！倍谓淌谡f。
電噴霧電離質(zhì)譜儀系統(tǒng)（左），QGA四級桿質(zhì)譜在線殘氣分析儀（右）
2023年艾立本推出QGA-200殘留氣體分析儀（四極桿在線質(zhì)譜），2024年推出串聯(lián)四極桿LC-TQMS。在提升離子傳輸效率和靈敏度方面，公司研發(fā)了堆疊環(huán)行波離子導(dǎo)向器(TW-SRIG）以及雙螺旋柔性離子導(dǎo)向器等高精尖技術(shù)，既可利用長距離離子導(dǎo)向器提升離子傳輸效率，又不會產(chǎn)生因直流電壓過高所導(dǎo)致的擊穿問題。
高效液相色譜三重四極桿聯(lián)用質(zhì)譜儀TQMS Gen1
段教授介紹，艾立本的LC-TQMS不僅價格親民，而且實(shí)現(xiàn)了全面國產(chǎn)化，對于擺脫外國技術(shù)制約具有重要意義。目前這款產(chǎn)品已經(jīng)與華西醫(yī)院團(tuán)隊(duì)完成了維生素、血藥等臨床樣品測試，正在申請醫(yī)療器械注冊證。這款儀器的應(yīng)用范圍廣泛，不僅在環(huán)境、臨床、食品等領(lǐng)域有需求，在核工業(yè)等領(lǐng)域也將發(fā)揮重要作用。
企業(yè)經(jīng)營
關(guān)于企業(yè)經(jīng)營的心得，段教授談到幾點(diǎn)。
正向研發(fā) 創(chuàng)新進(jìn)取
艾立本科技自成立以來一直堅(jiān)持自主創(chuàng)新，不斷推出具有自主知識產(chǎn)權(quán)且有鮮明特色的新產(chǎn)品，多次獲得BCEIA金獎。“我們雖然也借鑒外部技術(shù)，多方學(xué)習(xí)，但我們儀器的所有核心部件，如電源系統(tǒng)、控制板、軟件以及射頻技術(shù)，都是我們自主研發(fā)。我們的所有儀器都是基于正向開發(fā)流程，這一理念一直貫穿于整個產(chǎn)品研發(fā)過程。“段教授說。”自主創(chuàng)新在儀器發(fā)展過程中的重要性不言而喻，如果只會抄襲他人的成果，那么永遠(yuǎn)只能觸及皮毛，無法深入核心，也永遠(yuǎn)無法實(shí)現(xiàn)趕超。因此，我們必須擁有真正自主掌握的技術(shù)，這對于中國科學(xué)儀器的發(fā)展至關(guān)重要?！?/p>
“許多人提到‘彎道超車’，我并不贊同。就像運(yùn)動員跑圈一樣，超越應(yīng)該在直道上進(jìn)行，而在彎道上超越可能會導(dǎo)致犯規(guī)或者被擠出賽道。如果被擠到賽道外，那么你將在彎道上不得不跑更長的距離。因此，我認(rèn)為用‘換道超車‘應(yīng)該更準(zhǔn)確一些。重要的是在戰(zhàn)略上要確定自己的主要發(fā)展方向。如果直接進(jìn)攻不可行，我們可以考慮側(cè)面迂回。雖然我們在實(shí)驗(yàn)室儀器上可能一時還趕不上國外的一流產(chǎn)品，但我們的在線現(xiàn)場儀器是否可以更勝一籌？至少在現(xiàn)場儀器方面我們與國外的起點(diǎn)差距不是那么大，值得發(fā)力去沖一下，如果我們能在現(xiàn)場儀器上取得某些優(yōu)勢，這就是一個更實(shí)際可行的策略，而不是一味地跟隨別人的腳步亦步亦趨，并且在線、現(xiàn)場、原位、快速檢測一定是分析儀器發(fā)展的方向?！?/p>
重視管理 合作共贏
“企業(yè)發(fā)展，市場、技術(shù)、管理、金融這四個點(diǎn)，一個都不可或缺。如果在其中一定要挑出最重要的一個角色，我個人會選擇管理。因?yàn)榧词辜夹g(shù)再好，市場再大，如果管理不行，技術(shù)會跑、市場會丟?！倍谓淌谌缡钦f，這同他早年的創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷以及學(xué)習(xí)和實(shí)踐有關(guān)。
管理的概念很廣泛，包括技術(shù)的研發(fā)、市場的推動、人才的引進(jìn)、團(tuán)隊(duì)的建設(shè)、體系的運(yùn)轉(zhuǎn)、核心的凝練等，其中選人用人、團(tuán)隊(duì)建設(shè)尤為重要?！吮M其才，物盡其用’，艾立本的初衷就是把合適的人放在適合他/她的崗位上，所有的核心團(tuán)隊(duì)成員都會享有公司的股權(quán)激勵，公司也會努力為每位員工提供成長機(jī)會和空間。近年來我們還先后陸續(xù)引進(jìn)了財(cái)務(wù)總監(jiān)、質(zhì)量總監(jiān)、上市公司總經(jīng)理等加入我們的團(tuán)隊(duì)。我們也非常期待更多的有識之士加盟我們的團(tuán)隊(duì)，共同發(fā)展。”
段教授表示：艾立本的發(fā)展理念首先就是要“強(qiáng)身健體“，就是在自身過硬的基礎(chǔ)上，尋求與多家兄弟單位協(xié)同發(fā)展?！蔽覀儾粫裁炊甲觯膊粫尞a(chǎn)品/品牌單一，而是會集中力量攻克少數(shù)幾個類別的儀器，重點(diǎn)就是光譜質(zhì)譜儀器。至于其它類別的分析儀器，我們不會投入過多的研發(fā)精力。比如液相色譜市場，已經(jīng)有很多競爭者，我們就不會自行開發(fā)，而是努力發(fā)展質(zhì)譜技術(shù)，最終與其它液相色譜公司合作共贏?！痹谑袌鐾茝V上，我們也會首先集中精力重點(diǎn)推出幾款有代表性的產(chǎn)品，以點(diǎn)帶面，最終形成有規(guī)模的可持續(xù)的產(chǎn)品銷售。
展望未來
談到對中國發(fā)展高端國產(chǎn)科學(xué)儀器的感悟和建議，段教授談道：人才是基礎(chǔ)，科學(xué)儀器的人才在國內(nèi)還是比較稀缺，高端科學(xué)儀器人才更是鳳毛麟角。真正的儀器人才需具備深厚的專業(yè)知識，愿意在科學(xué)儀器領(lǐng)域持續(xù)深耕，有獨(dú)立的思考與見解；在繁雜的社會中還需要淡泊眼前名利，至少在一段時間內(nèi)愿意坐冷板凳以備后續(xù)發(fā)展；這最后一點(diǎn)說來容易，實(shí)難做到。此外，儀器研發(fā)是多學(xué)科交叉的復(fù)雜工程，需要化學(xué)、物理、電子、光學(xué)、機(jī)械以及計(jì)算機(jī)科學(xué)等多領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者緊密合作。
其次，國家政策很重要。我們國家社會制度的優(yōu)越性就是可以集中力量辦大事。國家對科學(xué)儀器的支持要規(guī)范化，可持續(xù)。這里又涉及到選人的問題，如何選取真正能干能做事的團(tuán)隊(duì)，不是看他的申請材料寫的如何，而是要考察他（們）究竟做過什么有水平的儀器和工作，特別是對國家的重點(diǎn)重大工程有沒有貢獻(xiàn)，認(rèn)準(zhǔn)了以后就不要一天到晚寫本子，然后三天兩頭檢查，匯報(bào)，答辯等等，形式大于實(shí)質(zhì)；而是加大項(xiàng)目驗(yàn)收力度，甚至可以采用后補(bǔ)助的方式予以支持，獎懲一定要嚴(yán)明，要大幅度提高作假成本，營造求真務(wù)實(shí)的研發(fā)環(huán)境。
第三，在市場競爭方面，應(yīng)避免惡性低價競爭，低價中標(biāo)的現(xiàn)狀，倡導(dǎo)差異化競爭和合作共贏。通過技術(shù)創(chuàng)新和領(lǐng)域拓展，打造獨(dú)特的產(chǎn)品優(yōu)勢，提升國產(chǎn)儀器的國際競爭力。
【采訪后記】中國科學(xué)儀器的發(fā)展，很多人選擇進(jìn)入一個已有的市場，通過仿制、試用、性能逐漸穩(wěn)定，來獲取市場。這種方式的難題是，當(dāng)面臨國際巨頭的競爭時，客戶在試用或者使用時，難免會陷入比較，難免會抱怨連天，如果選擇了這條道路，一定要理解客戶。艾立本是另外一種企業(yè)，用前沿的光譜和質(zhì)譜技術(shù)去解決客戶的難題，去拓展新的增量市場，這樣的客戶體驗(yàn)會更好，對抗風(fēng)險的能力也會更強(qiáng)。在當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢下，客戶資源會變得更為稀缺，希望更多的科學(xué)儀器公司，能夠重新思考一下，到底是產(chǎn)品過硬，還是滿足未被滿足的需求，更能夠渡過周期、贏得未來。
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