基于專利視角的可降解醫(yī)療防護紡織品

何 飄,黃藝湄

(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利審查協(xié)作四川中心,四川 成都 610213)

醫(yī)療防護類紡織品可分為醫(yī)用防護服裝和面部呼吸防護兩大類,其主要原料為聚丙烯熔噴布,屬于不可生物降解的“白色垃圾”。2020年以來新型冠狀病毒(2019-nCo V)疫情席卷全球,隨之而來的是大量的醫(yī)療防護類紡織品的消耗和廢棄,給生態(tài)環(huán)境帶來巨大威脅[1-2],開發(fā)可生物降解的醫(yī)療防護紡織品,可從源頭上避免環(huán)境問題,符合我國產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)發(fā)展的政策方向[3]。目前,國內(nèi)外陸續(xù)有關(guān)于可降解醫(yī)療防護紡織品研制成功的報道,但產(chǎn)品的商業(yè)化成熟度很低,產(chǎn)業(yè)格局非常分散,行業(yè)還處于萌芽期。

基于專利視角并結(jié)合行業(yè)分析,對可降解醫(yī)療防護紡織品的專利申請情況、我國在該領(lǐng)域的研發(fā)情況以及中國企業(yè)在該領(lǐng)域的發(fā)展情況進行分析,提出符合中國企業(yè)實際的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議,為我國可降解醫(yī)療防護紡織品的發(fā)展提供參考。

1 可降解醫(yī)療防護紡織品專利申請情況

1.1 專利申請趨勢及主要技術(shù)構(gòu)成

以可降解醫(yī)療防護紡織品相關(guān)專利數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用incoPat數(shù)據(jù)庫進行中文和外文專利檢索,檢索時間從1950年1月1日至2022年9月31日,獲得5 145項專利數(shù)據(jù)。

圖1展示了自1990年以來可降解醫(yī)療防護紡織品領(lǐng)域在全球的專利申請趨勢,2002年以前僅有少量專利申請,然而隨著全球的環(huán)保意識越來越強,之后的專利申請量整體呈現(xiàn)穩(wěn)步增長趨勢;2020年由于新冠疫情的突發(fā)導(dǎo)致可降解醫(yī)療防護紡織品的專利申請迎來了爆發(fā)式增長。

圖1 可降解醫(yī)療防護紡織品全球?qū)＠暾堏厔?/p>

1.2 中外專利申請情況對比

如圖2所示,中國專利申請量巨大,占到全球申請量的69%,其次為美國、知識產(chǎn)權(quán)組織、日本等。如圖3所示,專利申請量排名進入前10的美國申請人最多,占據(jù)5席,中國申請人其次,占據(jù)4席,日本申請人占據(jù)1席。

圖2 可降解醫(yī)療防護紡織品全球?qū)＠暾埲藝鴦e/地區(qū)分布

圖3 可降解醫(yī)療防護紡織品申請量全球排名TOP10申請人

從中國申請人來看,進入TOP10申請人全部為高校和科研機構(gòu),可見目前我國在這一領(lǐng)域的研究是以高校和科研機構(gòu)為主導(dǎo),雖然有眾多中國企業(yè)涉足該領(lǐng)域,并直接導(dǎo)致我國在這一領(lǐng)域的專利申請量巨大,但是中國企業(yè)的申請人極為分散,基本停留在淺層參與,且大多技術(shù)含量較低,這說明我國的實驗室研發(fā)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的結(jié)合嚴重不足。

從國外申請人來看,幾乎全部是實力雄厚的大型跨國企業(yè),但專利申請數(shù)量并不算多,且專利之間的關(guān)聯(lián)性和連續(xù)性較少,可見雖然外國公司在該領(lǐng)域也處于探索階段,但并未形成較高的專利壁壘。從另一方面也說明,該領(lǐng)域的技術(shù)成熟度較低,蘊藏著較大的機會。

2 中國可降解醫(yī)療防護紡織品產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況

由于中國未來可降解材料技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用,迫切需要相關(guān)企業(yè)的深度參與,以下對中國相關(guān)企業(yè)在這一領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和專利布局情況作詳細的調(diào)查。

2.1 相關(guān)國內(nèi)企業(yè)專利申請情況

綜合該領(lǐng)域的專利申請量排名以及網(wǎng)絡(luò)上公開報道的涉及企業(yè),匯總了涉及可降解醫(yī)療防護紡織品產(chǎn)業(yè)化的11家中國企業(yè),并統(tǒng)計了這些企業(yè)的相關(guān)專利申請(圖4)。

圖4 可降解醫(yī)療防護紡織品重點企業(yè)的相關(guān)專利申請量

如圖4所示,中國企業(yè)在可降解醫(yī)療防護紡織品上的專利申請量總體較少,且大多都是從2020年疫情之后才開始涉及可降解醫(yī)療防護紡織品,技術(shù)積累較少。將涉足該領(lǐng)域的企業(yè)根據(jù)行業(yè)類別進行分類,可分為:醫(yī)療器械行業(yè)(8家企業(yè))、材料加工行業(yè)(2家企業(yè))、原料生產(chǎn)行業(yè)(2家企業(yè))。以醫(yī)療器械為主營業(yè)務(wù)的8家企業(yè)中,有6家還涉足了其他可降解醫(yī)療用品;2家原料生產(chǎn)企業(yè)在可降解材料的制備或加工技術(shù)上的專利申請量較多,而在可降解醫(yī)用品上的專利申請量較少,可見,向下游延伸涉及可降解醫(yī)療用品的難度較大;2 家材料加工企業(yè)都是以材料加工技術(shù)為核心,向下游產(chǎn)品端延伸。選取了醫(yī)療器械行業(yè)中的駝人控股集團、材料加工行業(yè)中的穩(wěn)健醫(yī)療、原料生產(chǎn)行業(yè)中的豐原集團3家企業(yè)進行重點分析。

2.2 典型企業(yè)情況

2.2.1 駝人控股集團

駝人控股集團坐落于“中國醫(yī)療耗材之都”河南省長垣市,主要從事麻醉、疼痛、護理、檢測、血液凈化、微創(chuàng)介入、外科、醫(yī)用防護等一次性醫(yī)療器械的生產(chǎn)經(jīng)營業(yè)務(wù)。2020年為抗擊新冠疫情,開始研發(fā)醫(yī)用防護服、醫(yī)用防護頭罩、醫(yī)用防護口罩等產(chǎn)品,在2022年5月推出了聚乳酸可降解口罩產(chǎn)品[4],并在線上線下實現(xiàn)銷售。

駝人控股集團在其他可降解醫(yī)用品專利申請量為14項,主要涉及可降解止血海綿、可降解疝氣補片、可降解手術(shù)縫合線,這些細分領(lǐng)域與可降解防護紡織品同屬于可降解紡織品在醫(yī)療領(lǐng)域中的應(yīng)用,都是以可降解的無紡布為原料,而且這些細分領(lǐng)域?qū)儆趯崿F(xiàn)其醫(yī)療用途而須具備生物可降解性。于2021—2022年,駝人控股集團和中原工學(xué)院聯(lián)合申請了3項關(guān)于醫(yī)療用途的聚乳酸無紡材料及其制備方法,其中一項就包括圍繞聚乳酸可降解口罩產(chǎn)品而申請的發(fā)明專利CN113293517A 一種聚乳酸彈性超細纖維非織造材料及其制備方法和應(yīng)用,公開了以聚乳酸、聚乙二醇、納米纖維素和生物基彈性體為原料制備的彈性超細纖維非織造材料及其制備方法,處于專利權(quán)維持狀態(tài)。

綜上,駝人控股集團早期投入醫(yī)療用途的可降解紡織品領(lǐng)域的研發(fā),奠定了較好的技術(shù)基礎(chǔ),2020 年切入醫(yī)療防護紡織品的領(lǐng)域,2021年開始與中原工學(xué)院開展校企合作,由于中原工學(xué)院在聚乳酸材料領(lǐng)域研發(fā)投入較早,技術(shù)實力較強,因此校企合作快速加強了駝人控股集團在聚乳酸超細纖維方面的研發(fā)實力,并助力其順利推出聚乳酸可降解口罩。

2.2.2 穩(wěn)健醫(yī)療

穩(wěn)健醫(yī)療用品股份有限公司,為深交所創(chuàng)業(yè)板上市公司(300888.SZ),公司以棉為核心原材料,具有“winner穩(wěn)健 醫(yī) 療”“Purcotton 全 棉 時 代”“Pure H2B津梁生活”三大品牌,是實現(xiàn)醫(yī)療及消費板塊協(xié)同發(fā)展的醫(yī)療健康企業(yè),產(chǎn)品覆蓋醫(yī)療衛(wèi)生、個人護理、家庭護理、母嬰護理、家紡服飾等。2022年8月在武漢召開的“第四屆世界大健康博覽會”上,穩(wěn)健醫(yī)療展出了最新研發(fā)的新品“生物降解口罩”[5]。

穩(wěn)健醫(yī)療在可降解醫(yī)療防護紡織品的專利申請量為9項,最早是于2017年申請的專利CN206651418U全棉里層防護口罩,將SMS結(jié)構(gòu)的口罩中的里層設(shè)為全棉水刺無紡布層,此后又申請了專利CN111020868A 和CN111543696A,對口罩的里層制造及結(jié)構(gòu)形式作出改進。2020 年申請專利CN111648032A 和CN112301540A,將全棉水刺無紡布用于制成手術(shù)衣的外層和/或里層。2021年申請專利CN113604959A 一種超薄水刺無紡布的制備方法,將原棉纖維與聚乙烯醇纖維混紡成水刺無紡布,以解決全棉水刺無紡布克重大而影響呼吸通暢的問題。2022年申請專利CN115153128A 一種可降解防護口罩,口罩的面層和里層為由纖維素纖維和/或蛋白質(zhì)纖維制成的水刺無紡布,中間層包括聚乳酸材料層和靜電紡材料層復(fù)合而成,并實現(xiàn)了口罩中全部部件的生物可降解,該技術(shù)應(yīng)該是與其2022年8月推出的“生物降解口罩”密切相關(guān)。從上述專利申請來看,穩(wěn)健醫(yī)療在可降解醫(yī)療防護紡織品領(lǐng)域的技術(shù)主要集中在將天然纖維類原料應(yīng)用于醫(yī)療防護紡織品中。

穩(wěn)健醫(yī)療在其他可降解醫(yī)用品專利申請量為29項,大多涉及醫(yī)用敷料,2007年開始申請專利,2010—2016年之間申請量最大。從技術(shù)方案來看,主要可分為對敷料制造工藝的改進、采用不同種類的天然纖維為原料制造敷料以及對敷料結(jié)構(gòu)進行改進以具備多種功能。穩(wěn)健醫(yī)療在可降解材料的制備或加工技術(shù)專利申請量為98項,大多涉及棉纖維的加工技術(shù),2005年開始申請專利,且呈現(xiàn)出逐年遞增的申請態(tài)勢。從技術(shù)方案來看,主要可分為對全棉水刺無紡布生產(chǎn)工藝、純棉非織造物制備方法、棉纖維加工設(shè)備的改進。

綜上,穩(wěn)健醫(yī)療致力于棉纖維的加工技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品應(yīng)用,并將業(yè)務(wù)逐步延伸覆蓋至生活領(lǐng)域以及醫(yī)療防護紡織領(lǐng)域。由于該公司的發(fā)展始終“以棉為核心”,在醫(yī)療領(lǐng)域僅開發(fā)防護紡織品和敷料繃帶等涉及天然纖維的產(chǎn)品,是材料加工型企業(yè)從天然纖維的角度切入醫(yī)療領(lǐng)域和生活領(lǐng)域的發(fā)展路徑。

2.2.3 豐原集團

豐原集團是國內(nèi)生物化工、生物能源和生物制藥方面的大型科技產(chǎn)業(yè)型公司,為地方國有獨資授權(quán)經(jīng)營的加工制造企業(yè)。集團于2020年8月在蚌埠投產(chǎn)建成中國第一條全產(chǎn)業(yè)鏈聚乳酸生產(chǎn)線,是目前中國唯一擁有全產(chǎn)業(yè)鏈聚乳酸生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè),已投產(chǎn)建成18萬t/年乳酸和10萬t/年聚乳酸項目,以及下游聚乳酸纖維和聚乳酸塑料制品生產(chǎn)線,并成為2022年冬奧會官方生物可降解餐具供應(yīng)商。

目前,豐原集團對聚乳酸材料的下游應(yīng)用包括聚乳酸注塑品和聚乳酸紡織品。在聚乳酸注塑品方面,其產(chǎn)品包括包裝材料、餐飲用具。在聚乳酸紡織品方面,豐原集團從2018年底開始逐步在聚乳酸纖維的紡織技術(shù)上申請專利,至2022年已累積申請了13項發(fā)明專利,值得一提的是,2022年申請的2項關(guān)于聚乳酸紡織技術(shù)的專利CN114717847A 和CN114855298A,均是與東華大學(xué)聯(lián)合申請的。但豐原集團在可降解醫(yī)用品領(lǐng)域還沒有專利申請。2020年底,豐原集團旗下的合肥豐原醫(yī)藥發(fā)展有限公司和安徽盒子健康科技有限公司合資成立安徽豐原盒子健康新材料有限公司,于2021年初推出了全降解抑菌KN95口罩,新口罩采用了聚乳酸熔噴無紡布。

綜上,豐原集團是國內(nèi)聚乳酸生產(chǎn)的龍頭企業(yè),在加速擴張其聚乳酸產(chǎn)能的同時,還積極配套布局聚乳酸的下游應(yīng)用,其中,在聚乳酸注塑品方面有較為成熟的商業(yè)化產(chǎn)品,而在聚乳酸紡織品方面,由于技術(shù)難度較高而發(fā)展相對緩慢,在近年開始與東華大學(xué)展開校企合作,并嘗試與其他醫(yī)材企業(yè)合作以進入醫(yī)療器械領(lǐng)域。

3 發(fā)展建議

基于可降解醫(yī)療防護紡織品的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和特點,對我國相關(guān)企業(yè)發(fā)展的思考和建議如下。

醫(yī)材企業(yè)本身具有醫(yī)療市場優(yōu)勢,容易開展新產(chǎn)品的營銷推廣,具有醫(yī)療產(chǎn)品的開發(fā)經(jīng)驗,若企業(yè)已經(jīng)進入其他可降解醫(yī)療紡織品領(lǐng)域,則使之具備一定的技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)基礎(chǔ)。應(yīng)鼓勵這類企業(yè)在行業(yè)萌芽期便進入該領(lǐng)域,掌握關(guān)鍵技術(shù)并積極進行專利布局,盡早推出可商業(yè)化的產(chǎn)品以占領(lǐng)早期市場?？紤]到目前國內(nèi)該領(lǐng)域的研發(fā)以高校和科研機構(gòu)為主導(dǎo)的現(xiàn)狀,建議企業(yè)可與高校和科研機構(gòu)合作聯(lián)合研發(fā),以快速攻克技術(shù)問題。我們看到,駝人控股集團選擇了同在河南的中原工學(xué)院進行合作,中原工學(xué)院以紡織服裝為特色優(yōu)勢,雖然在國內(nèi)高校的排名中不算名列前茅,但由于河南長垣聚集了大批醫(yī)材企業(yè),這些企業(yè)與中原工學(xué)院的校企合作,不僅解決了企業(yè)研發(fā)中的技術(shù)問題還培養(yǎng)了相關(guān)技術(shù)人才。

材料加工型企業(yè)通常深耕于某種原料的加工技術(shù),技術(shù)積累厚、研發(fā)實力強,但是也受制于材料加工技術(shù)的延伸,產(chǎn)品研發(fā)的靈活度較低。這類企業(yè)可先適當(dāng)進入該領(lǐng)域,等待產(chǎn)業(yè)發(fā)展更為明朗時再集中投入研發(fā)和生產(chǎn)。

原料生產(chǎn)企業(yè)具有巨大的原料優(yōu)勢,有動力向下游產(chǎn)品延伸,但可降解醫(yī)療防護紡織品的技術(shù)和行業(yè)門檻相對較高,產(chǎn)業(yè)發(fā)展還不明朗,面臨的困難較多。由于原料生產(chǎn)企業(yè)向下游產(chǎn)品延伸的目的主要是為了利用好自己手上的原料資源,生產(chǎn)出高附加值的產(chǎn)品,因此進入市場容量大且技術(shù)相對成熟的領(lǐng)域是比較有利的。借鑒豐原集團的經(jīng)驗,通過與醫(yī)材企業(yè)合作來解決醫(yī)療行業(yè)的市場問題,以降低風(fēng)險。另外,我們看到豐原集團近年來與東華大學(xué)聯(lián)合申請關(guān)于聚乳酸紡織技術(shù)的專利,原料生產(chǎn)企業(yè)支持高校科研機構(gòu)開展原料相關(guān)的基礎(chǔ)和前沿技術(shù)研究以拓寬原料市場,對企業(yè)的長期發(fā)展是有利的。

4 結(jié) 論

(1)可降解醫(yī)療防護紡織品的專利申請總體呈現(xiàn)增長趨勢,隨著環(huán)保意識的提升和環(huán)保政策的加碼,該領(lǐng)域的研究受到越來越多的關(guān)注,2019年新冠疫情的突然出現(xiàn)成為促進該領(lǐng)域發(fā)展的加速器。

(2)雖然中國在可降解醫(yī)療防護紡織品的專利申請量巨大,但主要以高校和科研機構(gòu)為主導(dǎo)的實驗室研究,中國企業(yè)深度參與技術(shù)研發(fā)較少,實驗室研發(fā)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的結(jié)合嚴重不足。外國申請人以實力雄厚的跨國公司為主,但在該領(lǐng)域也處于探索階段,并未形成較高的專利壁壘。

(3)目前進入可降解醫(yī)療防護紡織品產(chǎn)業(yè)的中國企業(yè)大多是醫(yī)材行業(yè)內(nèi)的企業(yè),同時有少量材料加工和原料生產(chǎn)企業(yè)參與。中國企業(yè)在該領(lǐng)域的相關(guān)專利申請量較少,進入時間較晚。

(4)鼓勵醫(yī)材企業(yè)在行業(yè)萌芽期便進入該領(lǐng)域,掌握關(guān)鍵技術(shù)并積極進行專利布局,盡早推出商業(yè)化的產(chǎn)品,對于研發(fā)問題,建議與具有合適技術(shù)水平的高校或科研機構(gòu)合作聯(lián)合。材料加工型企業(yè)可利用自身技術(shù)優(yōu)勢,適機切入該領(lǐng)域,并通過與醫(yī)療企業(yè)合作的方式彌補市場方面的不足。原料生產(chǎn)企業(yè)的原料優(yōu)勢使之具備較大的后發(fā)優(yōu)勢,可等待產(chǎn)業(yè)發(fā)展較成熟再進入,另外,支持高?？蒲袡C構(gòu)或合作開展原料相關(guān)的基礎(chǔ)和前沿技術(shù)研究以拓寬原料市場,對原料生產(chǎn)企業(yè)的長期發(fā)展是有利的。