Failure Analysis Using a Single Switch
要求完全不同层次性能的开发现场

高性能分析装置驱动着科学前沿不断突破。为进一步提升质谱仪性能,岛津制作所启动了飞行时间高效液相色谱质谱联用仪的研发,踏上全新技术攻坚之路。

任务艰巨的项目

MS BU LCMS 小组组长向畑和男,自入职以来便深耕液相色谱质谱联用仪开发,几乎全程主导岛津重大质谱研发项目,是团队公认的核心领军者。

即便经验丰富,向畑仍坦言本次开发任务艰巨。项目承载着公司对旗舰机型的高度期待,既要管理前所未有的大型研发团队,又要顶住严苛日程与技术突破的双重压力。2018 年 6 月正式上市的LCMS-9030,是一场关乎岛津质谱厂商荣誉的关键战役。

为了与世界并肩同行

质谱仪核心由样品导入部、离子化部、质量分离分析部、离子检测部、数据处理部五大模块构成。岛津高级研究员田中耕一凭借离子化相关技术,荣获 2002 年诺贝尔化学奖。这项与 MALDI 法相关的技术,可在不破坏蛋白质等大分子结构的前提下实现离子化,为生命科学发展奠定重要基础。

但在质量分析器技术领域,岛津曾长期落后于国际同行。当前主流的三重四极杆型分析器,凭借体积小、成本低、高灵敏度定量的优势广泛普及。2000 年代,全球主流厂商纷纷推出同类产品,而岛津直至 2010 年,才发布首款自主研发的三重四极杆质谱仪LCMS-8030。

“我们迫切希望进入这片广阔市场,但研发周期长达五年以上。产品发布后,我们持续收集用户反馈迭代优化,又历经数年才真正实现市场渗透。”(向畑)。

如今,三重四极杆 LCMS-8000 系列已成为岛津主力机型,背后是技术团队日夜攻坚、全力满足用户需求的坚守。

依托三重四极杆产品的扎实积累,MS BU 正式迈向新台阶 ——研发搭载 Q-TOF 型分析器的质谱仪。

主持本次开发工作的分析测试事业部生命科学事业综合管理部 MS BU LCMS 小组组长向畑和男(前排),与围绕在 LCMS-9030 设备旁的分析测试事业部团队成员合影。照片中从左至右依次为:技术部电力电子小组主任鹈饲洋平、技术部软件小组主任池田笃重、生命科学事业综合管理部 MS BU 解决方案开发小组副组长盐滨彻、技术部分析仪小组主任坂越祐介、生命科学事业综合管理部 MS BU 解决方案开发小组主任前田一真、生命科学事业综合管理部 MS BU LCMS 小组主查奥村大辅。

令人惊叹的技术

“接下来要做飞行时间质谱仪,你一定想挑战吧?” 2013年4月,当时的BU长丝井(现任执行役员 副事业部长),对在LCMS-8030、8040的开发中担任硬件开发部门负责人的奥村这样说。

“那一刻我满心期待,终于等到能发挥专长的机会。”奥村大学主攻物理,在物理学系就参与了质谱仪的研究,深耕飞行时间分析器研究。2005 年入职后因工作安排转向四极杆技术,此次回归核心方向,他毫不犹豫。

但高校实验室研究与商业化产品开发天差地别,最让奥村震撼的是岛津电气系统的技术。离子加速需施加10,000 伏高压,电压波动仅允许 0.02 伏以内,否则离子无法精准飞行 —— 高压电源必须做到绝对稳定。

“瞬间精准设定的严苛要求、海量数据高速传输处理,性能标准与四极杆机型完全不在一个层级,难度极大。” (技术部电力电子小组 鹈饲)

“离子在真空飞行管内运动,温度微小变化都会导致飞行时间偏差。为攻克真空环境温控技术,我们投入了漫长时间进行攻坚。” (技术部分析仪小组 坂越)

全新的开始

项目于 2014 年正式启动,初期便陷入进度滞后困境。

“团队成员技术能力都很出色,但将电气、固件、软件系统整合后,我们只短暂体验到观测到离子的喜悦。”随即被持续的不稳定、噪声无法消除等问题困扰,前两个月研发屡屡碰壁。

在进度严重滞后的关键时刻,正在负责其他项目的向畑临危受命,担任项目总负责人。

“原计划 2016 年 6 月发布,但问题接连爆发,我们不得不申请延期。”

此后项目仍每年遭遇 3–4 次问题集中爆发,每次都需 1–2 个月集中攻关,反复突破瓶颈。在持续高压下,团队成员身心俱疲,却始终没有放弃。

2018 年,多年坚守终迎收获。同年 6 月,在美国圣地亚哥第 66 届 ASMS 会议上,LCMS-9030 重磅亮相。

这款支撑制药、法医、环境、食品等多领域前沿研究的高端质谱仪LCMS-9030,凭借360 度无外露螺丝的精致设计惊艳全场。更以离子飞行稳定性,收获一致好评。

“得到业界认可我们无比欣慰,但这只是硬件阶段的完成,软件团队仍需持续攻坚。我们将持续收集用户需求迭代优化,打造更贴合用户需求的设备,远未到放松时刻。” (解决方案开发小组 盐滨)

以极致专业精神为用户提供最优产品与服务,岛津研发团队的探索之路,仍在继续。

注:本文中所登载的被采访者的所属团体、职务名等为采访当时的情况。

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