加强产学研协同创新促进高新技术产业发展

上海振浦医疗设备有限公司    东华大学

上海振浦医疗设备有限公司(简称振浦公司)是一家专业生产一次性使用空气过滤器(膜)、药液过滤器(膜)、血液过滤器、麻醉穿刺包等的三类医疗器械生产厂家,2014年获上海市“小巨人培育企业”,2017年获上海市“专精特新”企业称号。公司2017年产值约9000万元,现有员工300余人,其中拥有专业技术人员60余人,设备300多台。作为我国优先发展膜分离技术的中小企业,为了提升研发创新能力,公司先后在熔喷非织造过滤材料、PVDF拒水空气膜和内毒素过滤膜等领域,与东华大学建立了长期产学研合作关系。

一、产学研合作的主要做法

1、从星期六工程师开始合作

振浦公司是上海市三类医疗器械生产高新技术企业,公司虽然配备了微粒分析仪、无菌实验室、洁净工作台、影像仪、拉力仪等微孔膜专用分析测试仪器,但公司处于膜类高技术行业,需要不断开发高科技含量的新产品,才可以满足不断发展的市场需求,为公司创造持续的盈利点。

从2013年开始,公司聘用在多孔材料领域和材料改性领域,具有丰富的研究经验和先进技术积累的东华大学王洪副教授作为“星期六工程师”,利用周末时间到企业来指导工作,针对公司生产和客户使用问题提出解决方案。

在此期间,王洪副教授与振浦医疗设备有限公司先后就“一次性使用白细胞过滤器”、“空气阻水过滤膜”和“内毒素过滤膜”等项目展开产学研合作,提升了振浦公司的研发能力,减少了客户投诉率。东华大学的研究生和本科生也利用课题研究,开始进入公司进行参观和暑期实习。

图1 王洪副教授在企业做空气膜孔径测试实验

2、“联盟计划”助推合作

2017年,在上海科技成果转化促进会等单位的资助下,振浦公司和东华大学,就“大通量超拒水空气膜”项目进行了联合攻关。成立以王洪为项目总负责人的项目组,根据振浦公司对排气膜的具体指标,开展实验室研究。

医院的输液器基本分为“普通型”和“精密型”两种。为保证输入人体药液的纯正及借助空气压力完成自动输液,在精密药液过滤输液器上同时安装两种膜,一种是过滤膜,一种是空气膜。其中,空气膜具有两个主要作用。一是,在将输液管插入输液瓶时,输液管中的空气能够通过空气膜快速排除。二是,在输液过程中,当输液瓶内的压力低到一定程度时,外界空气能够通过空气膜进入到输液瓶中,保证合理的输液速率。目前,我国精密过滤输液器上的排气膜基本都是玻纤微孔排气膜,它虽然能够满足大通量、超拒水的要求,但玻纤非常脆,一旦进入药液,将对患者健康带来很大的危害。而西欧等发达国家早就淘汰玻纤空气膜,已经成功生产出以纺粘非织造布为基布的空气膜。由于国内研究较少,国内市场主要依靠进口。

图2 带有精密过滤器的输液器

项目组通过表面涂覆技术和铸膜液配方以及二次凝固浴工艺技术研究,成功研制出空气通量大和拒水效果好的空气过滤膜,替代现有玻纤空气膜。

图3 大通量超拒水空气膜的生产装置

3、共同培养专业技术人才深化合作

产学研合作成功的决定因素是人,而成功的产学研合作成果,也必须显现在对人才的培养上。在本项目产学研合作过程中,双方非常重视对人才的培养。

王洪副教授多次就微孔膜结构、性能测试与表征、配方工艺等方面,给公司各岗位关键人员做培训讲座,指导公司研发部门人员撰写申请专利,和公司研发管理人员一起参加专业会议和论坛。同时,东华大学将不同学科的“智力”资源,不断向振浦公司流动,为振浦公司开展知识培训。振浦员工享受到东华大学庞大的图书馆数据库等教育资源,以及先进的分析测试仪器。这些活动开阔了振浦公司员工的视野,提升了他们的综合专业素养,也促进了公司研发人员之间、研发人员和管理人员、市场营销人员及生产工人之间的互相沟通与交流,提升了公司员工在研发、市场和管理方面的综合能力。

为让学生了解工业生产的连续控制,对车间温湿度等的严格要求,振浦公司为东华大学的本科生和研究生提供了参观和暑期实习条件。学生们通过实地参观实习,了解“相转化膜”的真正生产工艺流程,提升了他们的就业和创业能力。

二、产学研合作取得的主要成绩

1、打破外国输液用空气膜的技术垄断

目前国内的输液器普遍使用的空气过滤介质基材为玻璃纤维布。但玻纤在加工过程中容易出现掉屑、断丝等问题。这些碎屑随药液进入人体,会导致血管阻塞,或者被人体吸入肺部,导致尘肺病等。目前,输液器用空气膜市场,基本上被以美国默克集团、德国赛多利斯公司和美国PALL公司为代表的世界领先医疗器械企业所瓜分。

在上海市科技成果转化促进会等单位的资助下,东华大学和振浦公司一起产学研合作,对超拒水大通量空气膜进行联合攻关。项目组通过表面涂覆技术和铸膜液配方研究以及二次凝固浴工艺技术研究,提高了微孔膜表面的粗糙度,和微孔膜的水接触角,成功地研制出空气通量大和拒水效果好的空气过滤膜。该空气过滤膜的性能指标达到了招标书各项性能指标要求,其生物相容性符合国家有关标准。经教育部科技发展中心查新,该空气过滤膜的研究成果具有新颖性。

本项目的开发成功,既可替代玻纤空气膜,又可打破外国的技术垄断,实现特殊膜材料国产化,为国内患者提供更安全的输液器械,提升企业在排气膜高端产品市场的竞争力和盈利能力,以及我国膜产业的科技创新能力和国际竞争力。本项目的开发成功,还可减轻医护人员的劳动强力,为国内患者提供更安全的输液器械,减少药液的损失和浪费。

2、获得较大经济效益及自主知识产权

拒水空气膜是一种高附加值高科技膜产品,用途广泛。目前我国精密药液过滤器的用量约为20亿个/年,振浦公司的市场占有率为40%左右。该产品的潜在市场用量在50亿个左右,振浦公司尚有很大的发展前景。拒水空气膜还可用于高氨氮废水处理、无泡膜曝气、膜脱气、气体膜法过滤分离等领域;在膜蒸馏海水与苦咸水淡化、膜蒸馏高浓度废水零排放、膜蒸发、膜萃取、膜结晶等领域也开始进入应用,市场发展潜力非常巨大。

通过本次联盟攻关计划项目的实施,振浦医疗设备公司初步形成生产规模为15000平方米/年的膜生产线,新增产值3000万元,新增利润1200万,在精密过滤器和过滤膜市场占有率提升15%。节能节材300万元/年,膜的成本降低50元/m2。共同署名发表中英文文章6篇,申请专利3项,获得2项授权实用新型专利。

3、共同培养人才

通过深化产学研合作,实现了学科、专业与行业的全面对接。振浦公司吸取东华大学在科研开发创新方面的先进理念,健全管理和研发体制,建立了上海市级重点研究中心,培养专业技术人员10名,强化了振浦公司的研发团队。通过产学研合作,在振浦医疗设备公司建立校外实习基地和校企合作人才培养工作室,为东华大学培养硕士研究生5名、本科生6名。

4、形成有效的产学研合作模式和机制

东华大学和振浦公司在产学研合作过程中,不断探索适合双方的合作模式和机制,最终形成了“合作研发+人才培养”的产学研合作模式,如图4所示。由东华大学和振浦公司一起成立联合研发团队,双方共同投入人才、实验室,或者资金,联合进行项目研发。双方将长期产学研合作分解为各个子项目,单独签订产学研合作,明确双方权益。同时,东华大学可以利用振浦公司的小试和中试实验条件,振浦公司则可共享东华大学的分析测试仪器和图书馆资源。

图4 双方的产学研合作模式

双方在知识产权、利益分配和科研软硬件共享方面,形成了一套行之有效的机制。东华大学对双方产学研合作所取得的知识产权,作为科研项目申报、研究人员职称评定两种用途,而振浦公司则拥有专利独家许可实施权利。

三、下一步深化产学研合作的打算

上海振浦医疗设备有限公司和东华大学合作双方具有极强互补性,合作领域十分广泛。下一步,将依托东华大学技术资源和人才储备,在医疗卫生用膜关键材料和技术等领域加强科研合作,丰富“高校+”发展模式,将振浦公司打造成医疗卫生膜行业的领头羊企业,共同提升我国医疗卫生用膜的产业升级和技术水平,满足国家战略和市场需求。

2017年3月,人社部印发了《关于支持和鼓励事业单位专业技术人员创新创业的指导意见》,支持和鼓励专业技术人员挂职、参与项目合作、兼职、离岗创业。目前,东华大学对于市场前景好、产业化门槛不是很好的高科技项目,给予投入进行二次孵化研发。项目组将充分利用这些激励政策,就科研收益和激励机制展开探索,解决当前医疗卫生用膜材料行业共性问题,构建“校企合作共同体”,提高产学研成果转化的时效和针对性,实现共赢。

四、点评或总结

项目负责人在“星期六工程师”工作的基础上,首先了解企业的技术水平和研发能力,进而借助“联盟计划”,针对当前行业难点,组成团队与企业开展联合攻关。双方充分利用各自的优势,优化合作模式,大大缩短产品开发周期。不但提升了企业的研发能力和盈利能力,也提高了产学研成果转化的时效和针对性,解决了当前高校的科技成果转化率普遍较低的问题。