摘 要：新冠病毒疫情的爆发，造成全球呼吸机出现严重紧缺现象，巨大的市场缺口为呼吸机领域带来了研发和生产的黄金机遇，将会极大地促进呼吸机技术的进步。在巨大的市场前景下，研发呼吸机新产品也应慎重，注意避开龙头企业的专利布局，避免陷入专利诉讼风波，同时也应注意保护自主知识产权。文章立足专利分析，首先对全球呼吸机专利申请情况进行介绍。然后从专利角度分析呼吸机五大主要技术分支，包括测量与控制技术、产品零部件、麻醉监控与控制、整机结构、人机工程，的专利构成情况进行详细分析。依据以上分析为老牌呼吸机企业或者试图进入呼吸机领域的新企业提供一定的研究方向和研发侧重点建议。
关键词：呼吸机；专利分析
1 引言
呼吸机（ventilator）是一种通过人工方式替代自主生理呼吸的装置，属于维持患者生命、促进患者术后恢复必要的、关系到人体生命健康的重要仪器，已普遍应用于临床抢救、治疗各种原因引起的急慢性呼吸衰减或呼吸功能不全中，能够起到预防和治疗呼吸衰减，避免呼吸系统和重要器官衰竭，减少并发症的作用，是医疗器械领域的一种重要医疗设备。
目前，新冠病毒肆虐全球，新冠病毒感染者的主要致死原因是一种严重的呼吸衰竭，即急性呼吸窘迫综合症（ARDS），而唯一的支持治疗手段，就是进重症监护室 (ICU)上呼吸机。呼吸机出现全球严重短缺现象。其他行业公司也开始跨界研发和生产呼吸机，如戴森公司、NASA、麻省理工大学等。巨大的市场需求必然激发新一轮的研发和抢占市场战争，我国企业要在竞争中突出重围，就需要不断寻求技术突破，同时也需重视专利权的保护和维持，开发拥有更多自主知识产权的产品来提高竞争力。本文采用专利分析手段分析全球呼吸机龙头企业的专利申请情况，挖掘呼吸机产业核心技术和研发方向，可有助于国内企业破除技术垄断，实现弯道超车。
2 呼吸机专利申请情况
从全球呼吸机专利申请趋势（图1，插图反映的是整体的申请量分布情况）来看，欧美申请量占比不高，但从技术发展来看，历史发展早，且一直处于技术平稳发展阶段，日韩申请量相对少，技术领先优势弱，中国则在2003年之后快速发展，已成为呼吸机技术领域的专利大国，显示出近几年来，中国呼吸机技术和市场以及市场主体呈现出了蓬勃发展的态势。
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图2 全球重要申请人申请量排名
3 中国申请各分支技术构成情况
呼吸机有五大主要技术分支，包括测量与控制技术、产品零部件、麻醉监控与控制、整机结构、人机工程。从中国专利申请各分支构成情况的图3中可以看出呼吸机五大技术分支的中国相关专利申请共为1438件，其中涉及测量与控制技术为411件、占比29%，产品零部件531件、占比37%，麻醉监控与控制220件、占比15%，整机结构118件、占比10%，人机工程118件、占比10%。
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图3中国申请各分支构成情况图
安全、有效的通气支持是人们使用呼吸机治疗的最基本需求，因此提高安全性和提高参数控制精准度是最重要的两项功效。高精度的测量元件与先进的控制方法，是提高参数控制精准度的两个有效途径，并且后者更为重要，控制方法起步较晚，仍有较大发展空间。国外较先进的呼吸机相关企业都在控制方法方面申请大量专利，这也为国内呼吸机企业的成长设置了障碍。
而现有专利申请中，为实现安全性提高主要体现在产品零部件技术上，分析原因可能在于产品零部件这一级分支下，包括阀、气源、加温器、二氧化碳吸收装置等二级分支，其中空氧混合器、鼓风机或气泵、压缩气源等均为气源的三级分支，这些在呼吸机通气支持过程中主要涉及安全问题，因而对产品零部件的研发在很大程度上目的是提高用户使用的安全性，此外，产品零部件这一技术分支还对应提高产品性能、提高参数控制精准度、降低噪声、提高用户使用舒适度等多个功效；从技术层面考虑，提高产品性能意味着零部件的改善和增加，提高参数控制精准度需要精准的传感器等元件，降低噪声需要改善零部件内部结构、使用消声设备等，提高用户使用舒适度需要加温、加湿等，因而产品零部件这一技术分支的研发是企业发展实业的一个方向和重点；加之前面分析过提高产品性能可能是未来企业研发的一个潜在点，结合上述分析，企业可考虑通过产品零部件方面的研发努力，在提高产品性能这一功效上寻求一些发现，从而在常规企业均致力于传统核心技术时另辟蹊径。
仅次于产品零部件和测量与控制技术这两个技术分支外，麻醉监测与控制技术主要是关于麻醉机相关专利申请，由于麻醉机为医用，其安全性至关重要且相较普通呼吸机不易监控，麻醉剂的蒸发控制、麻醉剂浓度、麻醉时间监控以及整机的操作控制等是研发和使用过程中关注的重点，因而在麻醉检测与控制这一技术分支中，提高安全性、参数控制精准度和用户操作控制友好性这三项功效下专利申请数量较多，而对应其他功效的专利申请数量很少。
再次为整机结构和人机工程，这两个技术分支的申请量相对较少，其中整机结构涉及呼吸机整体结构，主要对应提高安全性和小型化这两项功效，人机工程主要对应提高安全性和用户操作控制友好性这两项功效。
从发展情况来看，涉及产品零部件和测量与控制技术的专利申请在未来一段时间都将是技术发展的主导，整机结构在未来两年如能持续迅猛发展，则提示人们在不久的将来，可能会出现全新的、无论从性能还是外观上都与现有呼吸机完全不同的呼吸机出现。从功效构成来看，提高安全性和提高参数控制精准度仍是目前乃至以后呼吸机研发的重点，而提高产品性能和用户操作控制友好性、用户使用舒适度也逐渐被人们所重视，随着科技进步，人们在满足基本通气功能的基础上，对提高呼吸治疗效果、降低噪声等方面的需求也开始显现。虽然将各项功效进行了划分，但这五大分支的各项功效并不是孤立存在的，而是相辅相成，总之呼吸机自其诞生之日起到现在无论在工作原理上还是外观性能上都取得了明显的改进，随着科学技术的突飞猛进，呼吸机的升级换代还将不断地进行下去。
4 结语
新冠病毒让呼吸机进入大众视线，带来了巨大的市场需求，呼吸机的人均保有量将在短时间内达到高峰。现有呼吸机企业的满负荷运转仍无法满足市场的需求，老牌呼吸机企业和新下场者在这一黄金发展期，抓住机遇，改进呼吸机技术，快速研发、生产新型呼吸机，将给全人类带来巨大福音，同时也能极大地促进技术进步。 然而中国呼吸机生产企业在把握商机的同时，也需要做好专利知识产权风险管控，了解现有呼吸机专利情况，快速并谨慎地进行自主知识产权布局格外重要。