曹斌宏 張 旭 葛勝非

(1.國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心材料部；2.南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司)

專利技術(shù)的發(fā)展水平代表了一個(gè)國家或地區(qū)的自主創(chuàng)新能力、科技水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿?。?jù)世界知識產(chǎn)權(quán)組織統(tǒng)計(jì)，每年科研成果中有90%～95% 以專利文獻(xiàn)的形式公布于世,而且許多成果僅以專利文獻(xiàn)形式公布，并不見諸于其他科技文獻(xiàn)[1]。專利情報(bào)分析是在收集某一技術(shù)領(lǐng)域特定時(shí)期內(nèi)的專利文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，在對相關(guān)專利文獻(xiàn)歸納、分析的基礎(chǔ)上總結(jié)出該技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，抽取出該技術(shù)產(chǎn)業(yè)在特定時(shí)期內(nèi)的發(fā)展輪廓，并對該技術(shù)發(fā)展的趨勢進(jìn)行預(yù)測，由此得出的專利情報(bào)分析可為政府、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)提供有力參考。

真空冷凍干燥(簡稱凍干)是將濕物料或溶液在較低的溫度下凍結(jié)成固態(tài)，然后在真空下使其中的水分直接升華，最終使物料脫水的干燥技術(shù)。凍干后的制品不但具有色澤、形狀、香味不改變，復(fù)水后可恢復(fù)原狀的特點(diǎn)，而且產(chǎn)品附加值高，可廣泛應(yīng)用于食品、藥品和生物制品的長期保存[2]。從目前的研究來看，尚未發(fā)現(xiàn)有專門針對該技術(shù)的專利分析，筆者將利用專利分析的基本方法對我國凍干領(lǐng)域的專利進(jìn)行分析，從而為相關(guān)企業(yè)和單位技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)開發(fā)提供參考。

1 數(shù)據(jù)收集

筆者統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)來自國家知識產(chǎn)權(quán)局專利檢索與服務(wù)系統(tǒng)中的CNABS數(shù)據(jù)庫和CPRSABS數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)時(shí)間為1990年1月1日到2011年12月31日，檢索采用分類號與關(guān)鍵詞相結(jié)合的方式進(jìn)行，涉及的關(guān)鍵詞主要為真空、冷凍干燥、升華干燥、凍干，涉及的國際專利分類號主要為F26B、A23B、A23L、A23F。在剔除了噪音后共獲得相關(guān)專利文件752件，并以此為第一個(gè)數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行分析。

2 專利申請量年度變化趨勢

圖1給出了我國從1990年到2011年間專利申請量年度變化趨勢，由圖1可以看出，90年代初，我國在該領(lǐng)域的專利年度申請量較少，且無明顯的上升趨勢，這與當(dāng)時(shí)我國整個(gè)凍干行業(yè)剛起步有關(guān)，國內(nèi)凍干設(shè)備主要以引進(jìn)為主；90年代中后期，專利年度申請量較之前有了一定的增長，但年度變化量不大，這一時(shí)期我國凍干行業(yè)發(fā)展較快，但整個(gè)行業(yè)以引進(jìn)后消化吸收為主，自主研發(fā)較少；進(jìn)入21世紀(jì)，專利年度申請量有了飛躍式的發(fā)展，但在2005年到2006年間進(jìn)入了一個(gè)平臺期，2008年到2009年雖然受到經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響但專利年度申請量仍然有小幅上漲，2010年專利年度申請量進(jìn)入快速增長期，一方面是因?yàn)榻?jīng)濟(jì)開始復(fù)蘇，國內(nèi)凍干設(shè)備已完成國產(chǎn)化，企業(yè)加大了研發(fā)力度，另一方面是因?yàn)槲覈?010年開始推行國家知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略，提高了申請人的專利保護(hù)意識，推動了技術(shù)成果向?qū)＠暾埖霓D(zhuǎn)化，同時(shí)各級職能部門加大了對技術(shù)創(chuàng)新及其成果保護(hù)方面的投入，提高了一線研發(fā)人員創(chuàng)新的積極性，使更多的技術(shù)創(chuàng)新成果得到了保護(hù)。

圖1 專利申請量的年度分布

鑒于整個(gè)90年代專利申請量較少，因此在后面的分析中選取2001年1月1日到2011年12月31日的專利申請量作為數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行分析，其中專利申請量共為671件。

3 專利申請類型分析

圖2顯示了我國專利申請量的類型分布情況，可以看出，2001年1月1日到2011年12月31日間，我國凍干領(lǐng)域?qū)嵱眯滦蛯＠灿?24件，占所有專利數(shù)的33%，發(fā)明專利共有447件，占所有專利數(shù)的67%。雖然該領(lǐng)域發(fā)明專利在數(shù)量上占優(yōu)，但并不意味著該領(lǐng)域的專利質(zhì)量較高。進(jìn)一步分析就會發(fā)現(xiàn)，發(fā)明專利中涉及方法的專利申請有301件，占所有發(fā)明專利的67%。在這301件專利申請中，涉及系統(tǒng)或設(shè)備控制方法的只有9件，僅占所有方法類專利申請的3%，而涉及食品凍干方法的卻高達(dá)292件，占所有方法類專利申請的97%。同時(shí)，上述292件有關(guān)食品凍干方法的專利申請只是基于凍干原理，根據(jù)不同食品特性而進(jìn)行的一個(gè)簡單凍干過程，本質(zhì)上并沒有太大差別。由此可見，在447件發(fā)明專利申請中有很大一部分是屬于創(chuàng)新性不高的專利申請，整個(gè)行業(yè)的創(chuàng)新性仍有待提高。

圖2 專利申請量的類型分布

4 專利申請量區(qū)域分布

圖3是國內(nèi)專利申請量的地區(qū)分布情況，可以看出，上海以136件的申請量占24%遙遙領(lǐng)先于其他地區(qū)；其次是北京和江蘇，有52件的申請量占9%；山東則以48件的申請量緊隨其后。排名靠前的這4個(gè)地區(qū)的總申請量占全國申請量的51%，表明上海、北京、江蘇和山東在該領(lǐng)域的申請優(yōu)勢非常明顯。另外，浙江、廣東、遼寧也有較大的申請量，這3個(gè)地區(qū)的總申請量占全國申請量的20%。除此之外，其他各個(gè)省市的申請量較為分散，且與前三甲的差距較大。由上述地區(qū)分布可知，凍干技術(shù)與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平密切相關(guān)，且在全國范圍內(nèi)仍有較大的拓展空間。

圖3 國內(nèi)專利申請量的地區(qū)分布

圖4是國內(nèi)外在華專利申請量分布圖，其中，我國自身申請量占83%；美、日、歐及加拿大的申請量占16%；其他國家在中國的申請量僅占1%。雖然從數(shù)量上來看，我國申請量明顯占優(yōu)，但正如前文所述，我國專利申請中有很大一部分的創(chuàng)新性不高，應(yīng)當(dāng)予以重視。

圖4 國內(nèi)外在華專利申請量分布

5 專利申請人分析

凍干領(lǐng)域的申請人共有397名，其中，只持有1～2件專利的申請人有344名，占申請人總量的86.65%，其總持有量為328件，占所有申請量的48.88%；持有3～6件專利的申請人有42名，占申請人總量的10.58%，其總持有量為166件，占所有申請量的24.74%；持有6件以上(不包括6件)專利的申請人有11名，占申請人總量的2.77%，其總持有量為177件，占所有申請量的26.38%。由此可知，在凍干領(lǐng)域，申請人比較多，專利申請量比較分散。

表1為凍干領(lǐng)域前10名申請人及其專利的相關(guān)信息?？梢钥闯?，在前10位申請人中，外國申請人1名，中國申請人9名，表明我國在凍干領(lǐng)域的專利申請人數(shù)量上處于絕對優(yōu)勢；企業(yè)6個(gè)，個(gè)人2名，高校2個(gè)，表明我國凍干領(lǐng)域中科技創(chuàng)新主要是以企業(yè)為主。

表1 前10名申請人及其專利的相關(guān)信息

注：由于每件專利有一個(gè)以上的分類號， 所以每個(gè)分類號的專利數(shù)相加可能大于總量。

進(jìn)一步分析表1不難發(fā)現(xiàn)，在前10名申請人中，上海東富龍科技股份有限公司的專利申請量處于遙遙領(lǐng)先的地位。而且，排名第二的上海共和真空技術(shù)有限公司實(shí)際上是由上海東富龍科技股份有限公司和日本的日精株式會社以及共和真空技術(shù)株式會社共同出資建立的，因此，如果將上海共和真空技術(shù)有限公司的申請量歸入到上海東富龍科技股份有限公司申請量中，上海東富龍科技股份有限公司在凍干領(lǐng)域的申請量將處于絕對優(yōu)勢。另外，上海東富龍科技股份有限公司的專利申請主要集中在IPC分類號為F26B的技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，主要涉及凍干機(jī)、自動進(jìn)出料系統(tǒng)、無菌隔離裝置，同時(shí)還包括在位清洗、壓力容器、干燥箱及升降機(jī)構(gòu)等輔助設(shè)備。同時(shí)，該公司的專利申請緊跟凍干領(lǐng)域的技術(shù)和市場發(fā)展，而且多項(xiàng)專利申請已完成技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，并取得了良好的市場效果。因此，在凍干設(shè)備領(lǐng)域，上海東富龍科技股份有限公司已經(jīng)進(jìn)行了大規(guī)模專利布局，并已初步形成了壟斷格局。反觀其他企業(yè)，不但申請量較少，而且研究領(lǐng)域沒有緊跟市場與技術(shù)的發(fā)展。如北美凍干技術(shù)股份公司的專利申請主要涉及加熱板、冷肼、補(bǔ)水系統(tǒng)，屬于凍干領(lǐng)域的基礎(chǔ)性研究；上海舒博拉尼制藥設(shè)備有限公司的專利申請主要涉及自動在線取樣裝置和自動裝卸料裝置，雖然一時(shí)與技術(shù)和市場的發(fā)展相吻合，但后續(xù)研發(fā)能力或申請量明顯跟不上；而伊馬萊富(北京)制藥系統(tǒng)有限公司和上海遠(yuǎn)東制藥機(jī)械總廠的專利申請主要涉及凍干機(jī)的部件，如溫控裝置、隔板和鎖緊裝置，申請量較少并且研究分散，沒有形成系統(tǒng)的研發(fā)能力。

在前10名專利申請人中，雖然高校和個(gè)人占了4席，但總的申請量并不多，共41件。其中除了浙江大學(xué)有5件專利申請涉及凍干設(shè)備外，其余的專利申請全是關(guān)于食品凍干方法的研究，而這些研究的創(chuàng)新性較低且對于實(shí)際的工業(yè)化生產(chǎn)借鑒意義也不是很大。造成這種結(jié)果的原因是：凍干設(shè)備，即便是實(shí)驗(yàn)用凍干設(shè)備的成本都很高，因此高校和個(gè)人沒有條件對凍干設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)性研發(fā)，而只能轉(zhuǎn)而研究食品凍干方法。但食品凍干方法不但與實(shí)際工作環(huán)境的參數(shù)相關(guān)，而且受被研究制品參數(shù)的影響較大，因此，這些食品凍干方法的專利申請只是基于特定實(shí)驗(yàn)用凍干設(shè)備，特定參數(shù)、特定量的制品而進(jìn)行的一個(gè)簡單凍干過程，各個(gè)專利申請之間本身并沒有本質(zhì)差別，且對于工業(yè)化大生產(chǎn)中也很難產(chǎn)生借鑒作用。

綜上可知，目前在凍干行業(yè)，上海東富龍科技股份有限公司處于一家獨(dú)大的局面，并且短時(shí)間內(nèi)不會有太大的變化。如果其他企業(yè)再不加大研發(fā)力度，將會處于非常被動的局面。

6 技術(shù)發(fā)展方向

經(jīng)過對專利申請量進(jìn)行技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過二十多年的發(fā)展，我國在凍干行業(yè)已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，不但能夠獨(dú)立生產(chǎn)各種類型的凍干機(jī)，而且在系統(tǒng)優(yōu)化配置、智能化控制及部件性能改良等核心技術(shù)方面已進(jìn)行了比較深入的研究，并且技術(shù)成果轉(zhuǎn)化也較快，但仍存在一些技術(shù)缺失。結(jié)合該領(lǐng)域市場需求并展望凍干行業(yè)未來的發(fā)展[3]，可重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面并從中尋求技術(shù)突破來進(jìn)行專利布局：

a. 凍干物料共晶點(diǎn)或玻璃化溫度的測量。如果能夠比較準(zhǔn)確地測量凍干物料的共晶點(diǎn)或玻璃化溫度，就能比較精確地控制冷凍過程的結(jié)束，從而不但能夠減少大量的能耗，而且可以縮短凍干周期[4]。

b. 一次和二次干燥結(jié)束點(diǎn)的判斷。由于凍干過程是在低溫和真空的條件下對物料進(jìn)行加熱干燥，因此整個(gè)過程必然是費(fèi)時(shí)、耗能的。同時(shí)為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，往往在時(shí)間上留有較大的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，這就增加了無謂的凍干時(shí)間，導(dǎo)致耗能進(jìn)一步升高，所以如何在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，縮短凍干時(shí)間成為關(guān)鍵，而凍干時(shí)間是與一次和二次干燥結(jié)束點(diǎn)的判斷息息相關(guān)的。因此，探尋一種能切實(shí)有效判斷一次和二次干燥結(jié)束點(diǎn)的方法，是當(dāng)今凍干領(lǐng)域一個(gè)亟待解決的問題[5，6]。

c. 在線水分含量的測量。凍干是為了將物料中的水分除去，但到目前為止，尚沒有一個(gè)能準(zhǔn)確測量在線水分含量的裝置，因此，在線水分含量的測量也是當(dāng)今凍干領(lǐng)域亟待解決的一個(gè)問題[7～9]。

d. 凍干工藝過程的優(yōu)化。對于參數(shù)相對比較穩(wěn)定的物料(如溶液)，有針對性地就某些型號的凍干機(jī)給出優(yōu)化后的凍干工藝過程，可以對企業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)生指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 許俊號.專利文獻(xiàn)的優(yōu)勢和局限性[J].塑料包裝,2007,17(4):1～7.

[2] 徐成海,張世偉，彭潤玲,等.真空冷凍干燥的現(xiàn)狀與展望(一)[J].真空,2008,45(2):1～11.

[3] 徐成海,張世偉，彭潤玲,等.真空冷凍干燥的現(xiàn)狀與展望(二)[J].真空,2008,45(3):1～13.

[4] 李云飛,王成芝.真空凍干工藝的幾種物料共晶點(diǎn)測定與分析[J].中國農(nóng)機(jī)化與電力機(jī)械(學(xué)報(bào)),1997,(z1):82～87.

[5] 劉峻, 鄒同華, 蘇樹強(qiáng). 壓力升高法在凍干理論研究中的應(yīng)用[J].制冷空調(diào)與電力機(jī)械(學(xué)報(bào)),2005,26(5):10～13.

[6] Roy M L, Pikal M L. Process Control in Freeze Drying:Determination of the end Point of Sublimation Drying by an Electronic Moisture Sensor[J]. Journal of Parenteral Science and Technology, 1989,43(2):60～66.

[7] Suherman P M, Taylor P M, Smith G. Development of a Remote Electrode System for Monitoring the Water Content of Materials Inside a Glass Vial[J].Pharmaceutical Research,2002,19(3):337～344.

[8] Sadao T,Yoshio H, Kanichi S. Measurement of Change in Moisture Content During Drying Process Using the Dielectric Property of Foods[J]. Food Science and Technology Research,2002,8(3):257～260.

[9] Genin N,Rene F,Corrieu G. A Method for On-Line Determination of Residual Water Content and Sublimation End-Point During Freeze Drying[J]. Chemical Engine ering and Processing,1996,35(4):255～263.