中国及全球呼吸面罩领域专利技术现状分析

呼吸面罩最早出现于第一次世界大战，主要用于个人防护。随着科技的不断发展和材料工艺的不断进步，呼吸面罩朝着小巧、高效、舒适、佩戴方便的方向发展，应用领域逐步扩大，在临床医护人员中广泛使用和推广[1]。由于呼吸面罩领域的技术应用广泛，人类面部特征较为独特，消费者对面罩的功能结构、使用方法和材质方面都提出了更高的要求[2]。呼吸面罩经历了98年的技术革新历史，至今仍有不少企业、一线医护人员对现有呼吸面罩技术进行改进和创新，全球呼吸面罩领域专利申请量一直保持上升趋势。专利分析是对专利文献中的专利信息进行收集、筛选、加工整理，并运用统计学方法和技巧，对结果进行深入挖掘与紧密分析，形成具有总揽全局、预测未来发展、有较高价值的专利竞争情报[3]。本文运用专利分析方法，收集、筛选和整理呼吸面罩领域专利，从技术热点、布局现状、专利市场等方面剖析中国和全球呼吸面罩技术领域发展现状，为一线医护人员和企业创新改进呼吸面罩领域技术提供参考。

1 资料与方法

1.1 数据来源

本文采用“智慧芽”(PatSnap)专利数据库作为数据源，它收录了美国、欧洲、世界知识产权组织、中国、日本、韩国、挪威和全球法律专利，并且每周更新，具有全面性和代表性。本文对全球呼吸面罩领域专利进行检索，截至2019年2月18日，检索到呼吸面罩全球专利申请6 565项，其中中国专利申请2 175项。

检索式为：(TAC：(("Oxygen inhalation device" or "Respiratory device" or (oxygen $W2 (absor* or uptake or inhal* or breath* or respiratory or ventilation) $W2 (mask or device or apparatus)) or (oxygen $W3 ("face mask" or "face guard" or "face shield")))) OR TTL_ENTRANS：(("Oxygen inhalation device" or "Respiratory device" or (oxygen $W2 (absor* or uptake or inhal* or breath* or respiratory or ventilation) $W2 (mask or device or apparatus)) or (oxygen $W3 ("face mask" or "face guard" or "face shield")))) OR ABST_ENTRANS：(("Oxygen inhalation device" or "Respiratory device" or (oxygen $W2 (absor* or uptake or inhal* or breath* or respiratory or ventilation) $W2 (mask or device or apparatus)) or (oxygen $W3 ("face mask" or "face guard" or "face shield")))) AND IPC：(A61M16 or A62B or B63C11/20 or B63C11/60) NOT IPC：(A61G or A61B)

1.2 分析方法

在数据库中检索“标题/摘要/权利要求”中包含“Oxygen inhalation device”或“Respiratory device”字段，国际专利分类号(IPC)专利号限定为“A61M16或A62B或B63C11/20或B63C11/60”的专利，对检索出的国内外专利7 096条，剔除不符合要求的专利531条，将剩下的6 565条作为研究对象。整理专利申请人、申请国家、授权法律状态等数据，分析得出全球呼吸面罩专利申请年度、主要来源国与地区/申请人、成果转化等，基于IPC分类整理得出全球呼吸面罩专利技术点分布情况。随后在原有检索式基础上将“地区”限定为“中国”，同样以专利申请人、申请国家、授权法律状态、IPC分类号等为基础数据，分析我国专利申请的基本情况和技术热点。在研究数据中选取专利申请量、引用数量、被引数量、专利分类和诉讼情况等，对国内外市场进行分析。

2 结果与分析

2.1 全球呼吸面罩专利现状分析

2.1.1 全球专利总数量

本文检索获得呼吸面罩相关技术的全球专利申请6 565件，专利授权4 385件，授权比例约为66.8%，授权有效专利数量为1 857件，有效比例约为42.3%。

2.1.2 全球专利申请数量年度趋势分析

呼吸面罩专利申请始于1920年，1920-1986年，全球呼吸面罩申请专利不多，增长缓慢，并持续到1986年。以后开始有所突破，2001年以后每年的申请数量都保持在200件以上(图1)，这与新时代经济快速发展促使人们越来越重视医疗健康及工作环境有关。因此工业生产与医疗救护领域呼吸面罩的需求大大增加，促进了对该技术领域的研发投入。

图1 呼吸面罩专利申请数量年度趋势

2.1.3 全球专利技术申请人国别

按申请人所在国家分析不同国家在该技术领域的科研实力水平。图2显示，呼吸面罩领域申请人主要来自中国(2 175件)、美国(1 044件)、德国(388件)和法国(213件)。从申请人国家分布可以看出，中国、美国和一些欧洲国家在呼吸面罩领域研发方面实力强大。

虽然中国在该领域的专利申请起步较晚，但是经过近几年的快速发展，已经超越美国、德国，成为第一大技术来源国。

图2 呼吸面罩技术来源国分布

2.1.4 全球专利主要申请人

按申请(专利权)人统计专利申请数量排在前10位的申请人(表1)。

表1显示，该领域专利主要申请人都来自国外的公司，涉及医疗、航天领域。中国申请(专利权)人的申请量在近年来居于首位，但是全球呼吸面罩领域排名前10的申请(专利权)人中却没有中国申请人，说明中国在该领域的专利申请人相对分散，没有技术优势集中的单位，因此需要提高整体的发展实力，促进我国在该领域的竞争力。

2.1.5 全球呼吸面罩领域专利主要技术点分布

国际专利分类号(IPC)是世界通用的专利分类系统，标注了专利的所属类型，主要用于分析专利结果的主题分布[4]。

表1 全球呼吸面罩领域排名前10位的申请(专利权)人

将申请专利按IPC领域进行分布，分析发现呼吸面罩领域专利主要分布在人类生活必需品(A部)。其中在该领域申请专利最多的是A61M16，其次是呼吸保护装置(A62B7)。图3中的A61M16是以气体处理法影响患者呼吸系统的器械(如口对口呼吸、气管用插管)，A62B7是呼吸保护装置，A62B9是呼吸保护装置或呼吸装置的构件，A62B18是呼吸面具或防护帽(如吸氧面罩、防毒面具或防护帽的部件)。

图3 IPC领域分布排名前10的呼吸面罩领域全球申请专利

2.1.6 呼吸面罩国际专利竞争现状

选取专利申请量、引用数量、被引数量、专利分类和诉讼情况为评估指标，对全球排名前10的申请(专利权)人的技术竞争实力进行分析，了解呼吸面罩行业的市场竞争状况。专利申请量代表其公司在某一技术领域技术活跃的水平，一定程度上反映该公司的专利创新能力；专利引用数量反映了专利技术布局情况，也体现了专利的质量及其内在价值[5-7]。专利引用次数越高，说明该公司不断对其新的应用进行开发研究，申请大量围绕核心专利的改进专利，对核心专利形成包围之势，使核心专利拥有者被迫进行交叉许可[8-9]；专利被引用次数高说明该专利是该领域技术最重要的专利，为技术核心专利[10-11]。

表2显示，3M公司专利申请量、诉讼数量都位居第一，被引用专利数量位居第二，说明该公司的专利创新能力强，并且拥有大量的核心专利，占据国际呼吸面罩市场领域绝对领导地位。因此，部分企业企图通过专利诉讼等形式让3M公司的专利无效，减少专利许可次数。专利分类范围最高的是卓达宇航，排名第一，说明该公司的技术创新范围较广。

进一步分析竞争实力较强的3M公司，发现该公司是一家多元化的跨国企业，在医疗产品、高速公路安全、办公文教产品、光学产品等核心市场占据领导地位，其面罩产品包括呼吸、防护等，主要用于呼吸器、防毒防尘等。

表2 呼吸面罩领域全球排名前10的申请(专利权)人的专利状况

2.2 中国呼吸面罩专利现状分析

2.2.1 中国专利总体数量

在数据库中按申请(专利权)人区域选择来自中国申请(专利权)人的申请2 175件，专利授权1 771件，授权专利所占比例为81.4%；有效专利为718件，有效专利所占比例为40.5%。

2.2.2 中国专利申请数量年度趋势

我国呼吸面罩领域专利自1987-2005年一直保持平稳的发展态势，专利申请数量增长平缓而且数量极少。

2006年开始，专利申请数量增速明显，尤其从2009年开始每年的申请量逐渐递增，进入技术发展期(图4)。由此可见，近几年我国在该技术领域的研发热情极高，发展快速。

图4 呼吸面罩领域中国专利申请数量年度趋势

2.2.3 呼吸面罩领域中国专利主要申请人情况

按来自中国的申请(专利权)人排序，列出中国排名前10的主要专利权人。表3显示，排名前10位的专利权人主要包括企业(6家)、医院(2家)，大学(1家)，个人(1个)，其中中国人民解放军第四军医大学排名第一。

表3 呼吸面罩领域中国排名前10的申请人

2.2.4 中国专利主要技术点分布

将中国的申请专利进行IPC领域分布，统计分析后发现，中国IPC分布情况与该领域全球的分布情况基本相同，我国在该领域的专利申请也主要集中在人类生活必需品(A部)，尤其是在以气体处理法影响患者呼吸系统的器械(A61M16)方面研究较多，涉及部分呼吸保护装置(A62B7)领域专利较多(图5)。

图5 IPC分布排名前10的呼吸面罩领域中国申请专利

2.2.5 国内市场分析和成果转化分析

在呼吸面罩领域，中国市场共有2 450件专利。同样选取专利申请量、引用数量、被引数量、专利分类和诉讼情况等评价指标对前10位申请(专利权)人进行排名(表4)。表4显示，中国市场的主要竞争者中，瑞思迈有限公司拥有明显的技术优势，专利引用量和被引用量都位居第一。我国的专利权人在该领域的各项指标较低，没有出现较强的市场竞争者，还有很大的技术进步空间。

对瑞思迈公司的进一步分析发现，该公司是世界著名的睡眠呼吸设备专业制造公司，其面罩产品主要分为医院用面罩、无排气孔面罩、全脸面罩和儿童面罩。我国其他企业可以根据瑞思迈公司研究领域特点，寻找互相合作的机会。

成果转化方面，已转化的专利研究技术点主要与呼吸氧气相关，说明在呼吸面罩领域加强对制氧、吸氧相关技术的研究与优化有利于研究成果的转化和应用。

表4 呼吸面罩领域中国市场排名前10的申请(专利权)人的专利

3 讨论

呼吸面罩经历了专利技术的不断革新，在临床上仍有较好的应用前景。就本文的分析结果来看，可得出以下结论。

在全球呼吸面罩领域中，美国3M公司、澳大利亚瑞思迈公司和德国德尔格公司在全球专利申请人中排名前3，在呼吸面罩领域有较强的竞争优势。中国虽然专利申请数量全球排名第一，但中国企业和科研院校的专利申请量排名未进入全球前10。中国地区专利申请人排名前10位的主要以国外公司居多，而中国的高校和企业仅有3家，缺少技术创新较强的专利权人，反映了我国专利申请者在全球、地域的技术布局意识薄弱，未能申请相关专利族保护其核心技术[12]。

技术热点方面，中国IPC分布情况与全球领域的基本相同，技术研究范围也主要以气体处理法影响患者呼吸系统的器械(A61M16)方面研究为主，部分涉及呼吸保护装置，说明国内外企业有较多合作机会。

成果转化方面，全球成功的成果转化项目主要与供氧相关，创新改进制氧、吸氧等相关技术的研究有利于促成中国专利技术的产业化发展。

从本文的分析结果可以看出，呼吸面罩领域的研究已有98年历史，全球研究热度最高时间段在2013-2016年，我国研究热度最高的时间段在2015-2017年，意味着该领域的有些方面已经成熟，未来该领域的研究热度可能会有所下降。随着新技术不断更替，尤其近年来中国呼吸面罩专利申请快速增长，在该领域还有很多的发展机会。建议我国各企业采取与国外企业不同的合作模式，整合各自优势，不断改进自身已有产品，促进整个行业技术的提升，提高中国企业在国际中的竞争力。