Příběh úspěšné komercionalizace vědeckých výsledků
V České republice, bohužel, stále ještě nemáme dost konkrétních příkladů úspěšného transferu výsledků výzkumu a vývoje do komerční praxe. Proto máme velkou radost, že se s vámi můžeme podělit o příběh výjimečné česko-finské firmy, která „vzešla“ z čistě vědeckého prostředí. Ačkoliv je v současnosti velmi komerčně úspěšná, své vazby na akademické prostředí nezpřetrhala a dále pokračuje v těsné spolupráci jak se svým „mateřským ústavem“ (ÚTEF ČVUT v Praze), tak i se zahraničními partnery. Díky uzavřené licenční smlouvě z této spolupráce nyní profitují obě strany.
Společnost ADVACAM v současné době reprezentují dvě firmy se stejnými vlastníky: ADVACAM Oy ve Finsku (založena v roce 2012) a ADVACAM v Praze (založena v r. 2013). ADVACAM v současné době zaměstnává 14 lidí na plný úvazek: 8 lidí v Praze a 6 lidí ve Finsku, další dva stálí spolupracovníci působí v USA. ADVACAM vyvíjí a prodává kompletní kamery s vysokou přidanou hodnotou v mnoha zemích. Aktuálně má přes 40 významných zákazníků ve více než 20 státech. Její činnost se ale zdaleka neomezuje jen na výrobu a prodej detektorů. Tým ADVACAMu připravuje svým zákazníkům komplexní řešení od návrhu metodiky přes její ověření až po konečnou realizaci. Za zvláštní pozornost stojí interní výzkumná a vývojová činnost firmy, která je velmi intenzivní a úspěšná. Firma podává přibližně každého půl roku přihlášku o jeden patent. Za nedlouhou dobu svého působení jich tak má přihlášeno již šest.
PŘÍBĚH ADVACAMU
Většina členů týmu českého ADVACAMu se poznala a dlouhá léta společně pracovala na vývoji zobrazovacích pixelových detektorů z rodiny Medipix v Ústavu technické a experimentální fyziky ČVUT
v Praze (ÚTEF). Detektory Medipix a Timepix jsou výsledkem více než 20 let trvající spolupráce několika evropských univerzit a výzkumných ústavů pod hlavičkou CERN. Cílem této kolaborace byl a je vývoj hybridních polovodičových detektorů pro zobrazování prostřednictvím digitální registrace jednotlivých kvant (částic) záření v každém pixelu detektoru. Pracoviště ÚTEF ČVUT je v tomto oboru uznávanou světovou špičkou.
Příběh ADVACAMu nám povyprávěl Ing. Jan Jakůbek, Ph.D., jeden ze zakladatelů společnosti
a vedoucí výzkumu a vývoje.
Spolu s našimi finskými spolupracovníky jsme dokončili vývoj nových čipů tzv. bezhranových senzorů, které jsme následně úspěšně sestavili do formy detektorů s velkou plochou. To znamená, že se nám podařilo poskládat mnoho čipů vedle sebe tak dokonale, že výsledný obraz, který produkují, je naprosto souvislý.
V tom okamžiku bylo jasné, že vznikl produkt, o který by mohl být na trhu zájem. Původní představa byla taková, že naše vývojová skupina v ÚTEFu zůstane a bude se dál věnovat vědeckému výzkumu. Ukázalo se však, že takto složitý produkt, který se de facto upravuje a zkouší vždy znova s každou novou aplikací a zákazníkem, vyžaduje účast celého odborného týmu. Rozhodli jsme se tedy ve vývoji a výrobě detektorů pokračovat pod hlavičkou firmy a celý proces tak kontrolovat in-house.
V čem jsou vlastně tyto detektory tak unikátní?
Jedná se o novou generaci částicových detektorů s vysokým rozlišením pro zobrazování prostřednictvím ionizujícího záření. Jsou to v podstatě kamery, které registrují ionizující záření všech typů, tedy např. rentgenové záření, gamma záření, elektrony, ionty a dokonce i neutrony. Pracují na principu digitální registrace částic (např. fotonů) v každém pixelu. Nadto se vyznačují řadou výjimečných vlastností, jako je velmi nízký šum, vysoká citlivost a spektrální citlivost, která dovoluje například tzv. barevnou (tj. spektrální) rentgenovou radiografii, ale i mnohem více. Unikátní je i vysoká snímací rychlost (až 1700 obrázků za sekundu), vysoké rozlišení (55 μm), vysoká účinnost nebo směrová citlivost.
Kde se tyto detektory uplatní nejlépe?
Tuto novou generaci zobrazovacích detektorů lze s úspěchem aplikovat v mnoha oblastech, kde současné technologie selhávají. Uveďme například vysokokontrastní rentgenovou radiografii a tomografii pro nedestruktivní testování a biologické zobrazování. Na rozdíl od stávajících technik nabízíme lepší rozlišení, nižší šum a schopnost rozlišit jednotlivé materiály vzorků podle spektra procházejícího rentgenového záření. Tyto metody lze aplikovat v průmyslu při testování dílů s vysokými nároky na kvalitu materiálu (svary tlakových nádob, moderní kompositní materiály, ušlechtilé slitiny). Speciální vlastnosti našich detektorů umožňují využít pro zobrazování i fyzikální principy, které byly dříve nepoužitelné nebo byly dokonce považovány za rušivé (například rozptyl nebo ohyb rentgenového záření). Pomocí těchto metod jsme schopni detekovat například odtržení vrstev uhlíkových komposit (tzv. delaminace), stanovit množství a směr uhlíkových vláken v kompozitech nebo provádět radiografická měření i tehdy, pokud nemáme přístup na druhou stranu vzorku (např. při zobrazení struktury izolačních a krycích vrstev na velkých konstrukcích či zdech detekovat korozi nebo průsak tekutin pod těmito vrstvami a podobně). Naše technologie se také výborně uplatňuje v elektronové mikroskopii (SEM, STEM, TEM).
Detektory mohou pracovat i ve velmi náročných podmínkách. Dobrým příkladem je instalace 6 detektorů radiace na orbitě ve vesmíru. Existuje celá řada dalších metod, které máme otestovány a které teprve čekají na své průmyslové využití. Příkladem může být neutronové zobrazování k vizualizaci lehkých prvků v těžké matrici nebo koincidenční gamma zobrazování specifických stopových prvků.
Kdo byli vaši první zákazníci?
Úplně na začátku, když firma vznikla, si od nás detektory objednaly zejména vědecké instituce, které s námi tehdy spolupracovaly, vysvětluje Jan Jakůbek. Vypadalo to, jako by na tento okamžik dokonce čekaly, protože před založením firmy byla tato technologie komerčně v podstatě nedostupná. Úplně první velká zakázka směřovala do Centra iontové terapie v Heidelbergu, kde slouží k monitorování zátěže pacientů. Požadavky na nové typy detektorů nám stále přicházejí od lidí, se kterými jsme se seznámili v průběhu našeho předchozího akademického života.
Jste rádi, anebo byste se raději zanořili do úplně nových vod?
Vlastně obojí. Pro nás je svým způsobem dobře, že stále intenzivně spolupracujeme s vědeckými institucemi. Jednak nás to stimuluje k dalším inovacím, a pak musím přiznat, že zákazníci z vědy a výzkumu jsou méně nároční. Tím myslím, že respektují stávající design detektorů, způsob jejich připojení, obsluhy apod. U partnerů z průmyslu je tomu jinak. Ti naopak sami stanovují přísná pravidla, jak má daný produkt vypadat. Pravdou také je, že technologové ve firmách jsou vždy o něco pozadu za aktuálním stavem ve výzkumné sféře. Ve firmách nepotřebují detektory, které jsou úplně na špičce, ale ty, které fungují spolehlivě.
Začít s prodejem produktů, které byly dříve určeny jen k vlastním potřebám, ale určitě nebylo snadné, minimálně z hlediska formy, že?
Samozřejmě. Za poslední tři roky jsme museli většinu původních technických řešení a softwaru v podstatě od základu předělat, aby byly produkty skutečně prodejné. V současné době nabízíme řadu šest základních typů detektorů v několika modifikacích, což je na firmu naší velikosti hodně. Je to ale nutnost. V nabídce máme miniaturní low-end detektory s jedním zobrazovacím čipem, které stojí podobně jako lepší počítač,
a jsou tedy cenově dosažitelné i pro školy. Na druhém konci spektra nabízíme velké typy obsahující až stovku detektorových čipů za úměrně vyšší cenu.
Složit tolik detektorů dohromady tak, aby tvořily jeden kompaktní a homogenní celek, ale musí být náročné…
Ano, a jsme jediní na světě, kdo to umí. Jednak díky tomu, že jako jediní máme technologii pro výrobu čipů bezhranových senzorů, a dále proto, že je dokážeme přesně sestavit do velkých matic. Jen pro představu: každý zobrazovací čip komunikuje prostřednictvím přibližně stovky elektrických spojů, hardware pro matici
10 × 10 čipů tedy obsluhuje 10 000 spojů. To vše musí být provedeno tak, aby mezi jednotlivými čipy nebyly žádné mezery a nepřesnost sesazení všech čipů byla menší než 55 μm. Potom je výsledný obraz souvislý. Nic z toho konkurence neumí. Konkurenční produkty obsahují vždy v místech spojů určitou necitlivou plochu v řádu milimetrů, což je pro nedestruktivní testování v průmyslu nepřijatelné. Porucha materiálu, bublinka, trhlinka apod. může padnout zrovna do slepého místa, a to by znamenalo zásadní poškození výsledku testů (tzv. false negative).
Máte ve světě vůbec nějakou konkurenci?
V oblasti detektorů s tak vysokou rozlišovací schopností v podstatě ne. To má ale i svou stinnou stránku, protože naše technologie není obecně známa a každého potenciálního zákazníka musíme „učit“ od začátku. Každá spolupráce tedy většinou začíná ověřovacími měřeními na konkrétních vzorcích. Velmi často se přitom stává, že zákazník na našich obrázcích uvidí některé vlastnosti svých vzorků vůbec poprvé. Vždy se jedná o proces vzájemného poznávání a učení, protože klient obvykle nerozumí naší technologii a aplikovaným fyzikálním metodám a my zase nerozumíme specifickým vlastnostem jeho vzorků. Klíčová je tedy dobrá komunikace, abychom nakonec mohli zobrazit požadované vlastnosti vzorků. Tato testovací fáze trvá většinou několik týdnů, v některých případech se však může protáhnout i na několik měsíců. V našem případě si prakticky nelze představit, že by si zákazník detektor koupil, odnesl domů a sám s ním začal měřit. Parametrů nastavení je zde tolik, že by si s tím sám jen těžko poradil. Proto si od nás zákazníci odnášejí nejen detektor, ale současně i celou připravenou a vyzkoušenou metodiku měření a vyhodnocení dat pro konkrétní typ vzorků.
Na jakých projektech se aktuálně podílíte?
Vyhledáváme zejména komerční projekty financované konkrétními firmami, které potřebují nové testovací metody pro své výrobky. Zapojujeme se však i do grantových projektů, ve kterých spolupracujeme s univerzitami a vědeckými institucemi. Momentálně jsme zapojeni do tří mezinárodních grantových projektů
a další připravujeme. Úplná novinka je, že jsme uspěli v rámci programu Horizont 2020 (rámcový program EU pro výzkum a inovace). Náš projekt, který jsme podali spolu s Dánskou technickou univerzitou v Kodani a další dánskou firmou byl v podprogramu Eurostars vyhodnocen jako 8. nejlepší v Evropě. Jedná se o vývoj metod pro 3D zobrazování (mikro)krystalické struktury materiálů (jako jsou slitiny, zušlechtěné oceli, svary, minerály, ale i polymery a kompozity) s širokým využitím v průmyslu. Výsledkem projektu bude kompletní metodika a přístroj pro tato měření.
Pokračujete ještě ve spolupráci s vaším původním pracovištěm ÚTEF ČVUT?
Ano, a velmi těsně. Máme společný projekt s ÚTEF a s 1. lékařskou fakultou UK orientovaný na zobrazování tkání malých laboratorních zvířat (např. živých myší). Tato zvířata jsou nezbytná při studiu průběhu některých onemocnění a testování účinků léčiv. V rámci tohoto projektu vyvíjíme například speciální detektor cylindrického tvaru pro počítačovou tomografii, umožňující rozlišit jednotlivé typy měkkých tkání.
Dá se tedy říci, že ze současného stavu spolupráce výzkumné organizace a komerční firmy dokážou profitovat obě strany?
Samozřejmě! Jsem rád, že jsme se nakonec do tohoto stavu dopracovali, a věřím, že naše spolupráce bude
i nadále pokračovat tak dobře jako dosud. V rámci našeho partnerství se podílíme na vývoji zcela nových vědeckých zařízení, kde uplatňujeme naše zkušenosti z průmyslového prostředí. Zároveň ÚTEF podporujeme technologicky, díky čemuž se pracovníci ústavu mohou více soustředit na vědeckou práci v základním výzkumu a při vývoji nových fyzikálních metod.
Andrea Cejnarová