高压氧舱专利技术综述_刘健.pdf

-38-热点研究Hot Research PATENT AGENCY专 利 代 理高压氧舱是在封闭的空间内以高于一个大气压的氧气来治疗疾病的医学设备。高压氧医学起源于19 世纪的英国。1956 年，荷兰人 Boerema 等在大型高压氧舱内进行心内直视手术成功，随后高压氧舱治疗法引起了世界各国医学界的重视和极大的兴趣，高压氧医学开始迅速发展。高压氧舱历经 200 多年，由最初的高气压治疗阶段，已经发展到高压氧治疗阶段。时至今日，高压氧舱设备已经发展到相当成熟的地步，极大地推动了高压氧医学向更高、更深层次的发展。高压氧治疗法已广泛应用于临床治疗某些疾病，如脑血栓、脑出血、脑损伤修复、糖尿病等，具有副作用小、效果好、抗菌效果佳等特点，此外高压氧舱在地震救灾、矿难、潜水减压、健康保健等领域也发挥着重要作用，具有很广泛的应用前景。*作者单位：国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心。裴承芝.单人医疗高压氧舱自动控制系统研究与实现 D.武汉：武汉理工大学，2017：1-5.张禹，肖宏，吕艳，等.高压氧舱设备的发展概况 J.中国医疗设备，2010，25（2）：1-4.高压氧舱专利技术综述刘健*摘要：医用高压氧舱作为一种高端的医疗设备，在治疗 CO 中毒、气栓病、减压病、脑外伤、脑血管疾病、厌氧菌感染、缺血缺氧性脑病等方面发挥着巨大的作用，具有极大的应用需求和广泛的应用前景。本文通过对高压氧舱技术在全球及中国的相关专利申请进行了研究，从申请趋势、区域分布、主要申请人、重要申请人关键技术、关键技术分支等多个角度进行分析，绘制了关键技术路线演进图，预测了高压氧舱未来的发展方向，希望能为我国高压氧舱未来的技术研发重点、专利布局提供一定参考。关键词：高压氧舱；氧疗；专利分析一、高压氧舱的分类及系统组成（一）高压氧舱的分类一般而言，高压氧舱按舱内加压物质不同分为空气加压舱和纯氧舱；按容纳人数多少分单人舱、多人舱（参见图 1），其中多人舱又分大型高压空气舱、中型高压空气舱、小型高压空气舱；按用途不同分为高压氧舱、婴儿高压氧舱、动物实验用高压氧舱、潜水加压舱、低压舱、高低压两用舱、潜水加压舱群等。（二）高压氧舱系统的基本组成高压氧治疗最基本的流程是用空气压缩机将高压空气经过滤后注入舱中，使舱内压强达到高压氧治疗所需的压力，与此同时开通供氧系统，患者在舱内呼吸高压、高浓度氧气。空气加压氧舱是目前国内外Hot Research热点研究-39-PATENT AGENCY专 利 代 理 同注释。魏保志.专利审查理论与实践 M.北京：知识产权出版社，2019：197-309.最常用、最安全的高压氧舱，下面以医用空气加压氧舱为例，介绍高压氧舱的基本组成。按系统功能可将高压氧舱设备分成如下几个大的系统：供排气系统、供排氧系统、舱体及辅助系统、操控系统。按功能组成又可将高压氧舱设备分为舱体部分、空气加减压部分、供排氧部分、氧舱电气部分、氧舱空气调节部分、氧舱消防及紧急减压部分。高压氧舱系统的组成如图 2 所示。图2 高压氧舱的系统组成二、专利申请趋势分析本文对医疗氧舱领域的国内外专利进行了检索，检索截至 2021 年 6 月 25 日。中文数据库选择中国专利文摘数据库（CNABS），外文数据库选择德温特世界专利索引（DWPI），利用关键词与分类号组合进行检索，共获得 5733 篇专利，然后进行数据分析统计。下文将从申请趋势、申请区域分布、主要申请人分布等方面对医疗高压氧舱技术进行分析。（一）高压氧舱全球专利状况1.申请趋势图 3 显示了 1908 2019 年全球高压氧舱的专利申请量分布情况。自 1908 年起，其技术发展大致分为三个阶段（曲线尾部的回落是由于专利文献延迟公开的特点所造成的）：萌芽阶段（1908 1963 年）：全球范围内关于氧舱的专利起始于 1908 年。限于当时高压氧医学的发展水平较低，科技、工业化水平也不够高，1963年之前世界范围内高压氧舱的专利年均申请量很少，基本维持在个位数，这也客观反映出这一阶段高压氧治疗还未引起医学界足够的重视和兴趣。发展阶段（1963 2003 年）：这一阶段呈现了高压氧舱在世界范围内起步和发展的状态。虽然在 1963年到 1980 年之间处于一个波动期，但是随着高压氧 单人舱 多人舱图1 高压氧舱的类型-40-热点研究Hot Research PATENT AGENCY专 利 代 理医学逐渐受到重视并不断走向成熟，以及工业科学技术的发展，在 1980 年以后，大量新建的单人高压氧舱进入市场，高压氧治疗呈现出持续增长的势头，获得较快的发展，并在 2003 年申请量出现一个顶峰。成熟阶段（2003 年至今）：2003 年以后，高压氧舱的申请量有所回落并且整体上进入一个成熟期，这一阶段高压氧舱的设备更加完善、安全，对高压氧的生理作用、治疗机制、毒副作用等有了进一步全面的认识和预防措施。从此，高压氧医学的发展在世界各地又突飞猛进。2.申请区域分布虽然高压氧医学的发展在世界各地有了长足的进步，但是世界各国高压氧医学的发展仍不均衡。自从 1964 年我国第一台高压氧舱投入临床，经过 60多年的发展，医用氧舱在设计与制造、安全使用与管理等方面都取得了很大的突破。由图 4 可以看出，相对而言，中国、美国、日本、欧洲等国家和地区的发展较为突出，尤其我国在 1998 年以后，年申请量逐年增长。目前中国的申请量已经占到了全球的33%，欧洲地区次之，占比达到 17%（不含俄罗斯/苏联），其次是美国，占比达到 11%。2003 年，中国申请量出现了一个较大的增量，是 2002 年的 2.3 倍，并且美国和欧洲申请量均有增长，导致 2003 年全球申请量出现一个高峰值。之后，申请量有所回落，到 2013 年这一时期申请量一直保持相对稳定，并从2014 年开始至今保持了持续快速增长的趋势。图3 全球专利申请趋势图4 全球专利申请区域分布和趋势Hot Research热点研究-41-PATENT AGENCY专 利 代 理3.全球主要申请人图 5 列出了世界范围内前 10 位的主要申请人，其中有 5 家中国企业位列其中，并且位居世界前两位的烟台宏远氧业有限公司和烟台冰轮高压氧舱有限公司都是中国企业，可见，中国在高压氧舱领域取得了领先的地位。图5 全球主要申请人分布（二）高压氧舱中国专利状况1.申请趋势我国高压氧医学的发展由于起步相对比较晚，上世纪八九十年代逐渐得到推广和普及，其发展的速度十分迅速。1985 年，我国高压氧舱的专利申请仅仅为 4 件，随后，高压氧医学在我国不断呈现出良好的发展状况。我国专利和全球专利的趋势有所不同，由图 6 可见，我国专利申请量在 1998 年前一直很少，直到 1999 年出现了 2 倍的增长量，2000 年以后至今虽然个别年份申请量出现波动，但是整体上保持持续增长的趋势，到 2018 年申请量已经超过 200 件。从图 6 也可以看出，国内申请人占比较大，为 96%，说明国内申请人重视高压氧舱的本国布局，我国高压氧舱目前已处于优势地位；而国外申请人仅占不到 5%，并且在中国市场上所占份额也较小。图6 国内申请趋势和申请人的国家分布-42-热点研究Hot Research PATENT AGENCY专 利 代 理2.主要申请人分布图 7 显示了中国专利申请的主要申请人的分布情况。可以看出前 10 位均为国内申请人，且烟台宏远氧业有限公司和烟台冰轮高压氧舱有限公司的申请量以绝对优势位列前两位。图7 国内主要申请人分布三、专利技术分析（一）重要申请人关键技术分析通过以上国内外专利技术研发分析可以发现，中国已经成为高压氧舱领域的专利大国，其主要申请人的研发技术在高压氧舱领域具有明显指导意义。现对申请量在世界范围内排名前两位的烟台宏远氧业有限公司和烟台冰轮高压氧舱有限公司的重点技术进行分析。1.烟台宏远氧业有限公司烟台宏远氧业有限公司在 2003 2004 年之间重点对医用高压氧舱内的安全消防装置、外循环水式空调装置、氧浓度安全锁定装置、心电脑电监护装置、急救呼吸机以及药物雾化装置等部件进行了研究（CN2579454Y 等），通过舱内操作可实现高效率灭火，电脑自动控制可安全锁定氧舱内的氧浓度在要求的限制以内，采用药物雾化与纯氧混合的医疗技术治疗多种疾病。到了 2007 年，医用空气加压氧舱内增加了远程会诊系统（CN201150611Y），借助于计算机平台，将高压氧治疗和抢救过程的图像、患者病历、治疗方案以及治疗抢救过程的全程监控录像进行远程传输，达到了共同诊断、指导治疗抢救的目的。2015 年，针对市场上高气压医疗设备不能作为空投快速展开应急救援的问题，CN204636824U 提供了一种救援式软质加压舱，舱体由既为密封部件又具有承压功能的软性囊体构成，具有良好的可折叠性、透光性、高低温性能以及足够强度，其断裂强度可达到 8000N/5cm 以上。2016 2018 年之间，主要针对高压氧舱的安全性进行改进：CN206852743U 解决了舱内安全供电的技术问题；CN206934272U 提出了一种舱内人员可根据实际情况，自行对舱体进行减压，完成出舱，从而确保舱内人员的人身安全的便携式医疗加压舱应急逃生装置；CN208171504U 提供一种医用空气加压氧舱递物筒安全开启自动报警装置，解决了现有递物筒外盖开启时的安全性问题。2.烟台冰轮高压氧舱有限公司烟台冰轮高压氧舱有限公司从 2001 年开始从事高压氧舱研究。在研究初期，2001 年首先解决了高压氧舱计算机监控系统及方法（CN1300585A），对于当时技术中的氧舱舱体均为硬质材料构成的现状进行了深入研究。2007 年软体舱的问世（CN201101659Y、CN201168147Y），使高压氧舱较硬质材料的氧舱在舒适性上有了改善；CN201135568Y 中在软体舱的基础Hot Research热点研究-43-PATENT AGENCY专 利 代 理上增加了全透视性功能；CN101947169A 对于软体舱进出口密封不严、容易泄漏的问题进行了很好的解决，在所述壳体以及外部拉链层和内部拉链层所用的基材均采用了高强度的聚氨酯纤维材料，实现了高强度密封性。2009 年开始在负压隔离舱进行研究，CN201441570U 采用了新型材料热塑性纤维增强聚氨酯复合材料制成的舱体，利用负压原理隔离病原微生物，同时将舱内被患者污染的空气经特殊处理后排放，保证环境不受污染。到了 2014 年，氧舱在功能上更加多样化，CN103720559A 在舱内设置无源空气调节装置，可以对舱内的空气进行净化和温度调节，而且在舱内增设相关医疗设施。2015 年，随着物联网的不断发展，氧舱更加智能化、服务人性化，CN204909933U提供了一种基于移动网络的氧舱远程监控系统，改变了现有的人工管理模式，其通过移动网络的方式，实现远程智能控制，实时了解产品运行状态，产品发生故障时实时发送故障消息缩短故障反应时间，加快了维护速度。（二）高压氧舱的技术发展路线对全球高压氧舱的专利申请进行梳理和分析后，发现高压氧舱的关键技术分支主要分为：（1）舱体部分。高压氧舱的壳体结构轻量化、便携式，外观美观化是长期的一个研究方向，而氧舱的应急安全设计一直是各国申请人研究的热点。另外，舱体的供排氧设备如制氧机、空气压缩机等的改进也提升了高压氧舱的性能和用户舒适度。（2）氧舱控制系统。控制系统由最原始的手动操作逐渐发展到电磁阀遥控、单片机+继电器、计算机控制等方式，另外智能化、人工交互技术是一个大的发展方向。（3）辅助医学治疗技术。随着高压氧医学的深入发展，高压氧舱与其他医学辅助治疗技术如芳香或药物熏蒸疗法、热辐射疗法、呼吸机、负离子保健、负压隔离/负压模拟高原环境等形成综合性治疗技术，对人体进行疾病治疗、医学研究、养生、保健、健身、锻炼等，成为当前的一个热门研究方向。（高压氧舱关键技术分支及发展趋势和特点参见表 1，高压氧舱关键技术演进图参见图 8。）表1 高压氧舱关键技术分支及发展趋势和特点一级分支一级分支二级分支