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專利來護航,防治守平安

發布時間:2020/3/10 10:24:26 來源:中國知識產權報

當前,新冠肺炎疫情防控取得階段性成果,復工復產有序開展,科學技術的“硬核力量”無處不在,而承擔著數據采集任務的主要功能部件和信息化基礎產品——傳感器更是發揮了無可替代的作用。


  不用直接觸碰,紅外測溫機器人就能感知你的體溫;在患者救治過程中,應用了氣體質量、流量、壓力、濕度、溫度和磁敏等傳感器的呼吸機,可以監測和控制各項指標,實現對病人進行輔助呼吸治療的目的;在ICU病房或者隔離區,醫護人員通過傳感器設備就可以監測重癥患者動脈血液中的氧含量高低,分析生命體征……在疫情期間,搭載傳感器專利技術的先進設備可精準采集與監測各類生理、環境等數據,不僅提升了應對疫情的信心,也溫暖了人心。


  紅外傳感實現體溫篩查


  自疫情暴發后,國內許多科技企業根據疫情防控需求,利用自身的專利技術,紛紛推出紅外測溫設備。紅外測溫最核心的部件就是利用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器。廈門某傳感器生產企業僅一天的傳感器出貨量便達到100多萬支,然后發往其他公司裝配成紅外體溫計,在全國防疫一線得到廣泛應用。


  在自然界中,凡是溫度高于絕對零度(-273℃)的物體均會從表面向外發出電磁波輻射,其中就包含紅外輻射。紅外輻射的強度與物體的溫度有關,借助專用鏡頭便能將紅外輻射信號聚集在探測器上。根據紅外輻射所生成的電信號強度的大小,可計算出輻射源的物理溫度。


  據介紹,從實現功能來看,紅外傳感器分成五類:輻射計,用于輻射和光譜測量;搜索和跟蹤系統,用于搜索和跟蹤紅外目標,確定其空間位置并對它的運動進行跟蹤;熱成像系統,可產生整個目標紅外輻射的分布圖像;紅外測距和通信系統;以上各類系統中的兩個或者多個組合而成的混合系統。


  面對疫情,國內企業加快創新推出了諸多紅外測溫產品。比如獵豹移動攜手獵戶星空在“豹小秘”機器人上搭載了4個智能傳感器,可在指定區域進行大人流量模式的測溫,并對異常體溫進行報警和抓拍記錄,通過后臺反饋給工作人員;華為云聯手浙江新再靈科技股份有限公司打造健康乘梯環境,通過在電梯內安裝紅外測溫傳感器,對乘梯人體溫進行感知,在發現高溫乘坐人員后立即發出警報。


  獵戶星空相關負責人告訴中國知識產權報記者,紅外測溫機器人支持單人測溫和連續測溫兩種模式,這是將成熟的紅外測溫技術與服務機器人技術相結合的一次創新。截至目前,獵戶星空共提交專利申請380件,其中包含部分傳感器相關技術。


  多類傳感器輔助改善呼吸


  患者感染新型冠狀病毒后,可能會出現呼吸困難的癥狀,救治過程中,呼吸機成為重癥患者最需要的醫療設備。“持續正壓通氣的呼吸機裝置,可強迫空氣進入肺部,在整個呼吸周期內人為施加一定程度的氣道內正壓,增加功能殘氣量,防止肺泡萎陷,從而改善通氣和換氣功能。”一位業內人士介紹,而呼吸機應用了大量氣體質量、流量、壓力、濕度、溫度和磁敏等傳感器,監測和控制各項指標,保障穩定的電機控制系統運行,從而實現對病人進行輔助呼吸治療的目的。


  呼吸機的應用關乎重癥患者的生命健康,是各大醫療企業和醫院研發的重點領域。北京中科微知識產權服務有限公司總經理商立偉表示,呼吸機要實現多重檢測功能,就需要在呼吸機中設計安裝多個傳感器,實時、持續、精確地控制氣流、壓力和濕度,維持患者持續呼吸功能。例如,在呼吸機中采用空氣流量傳感器用于測量進入系統的氧氣的流量,以確保充足的空氣供應;而在病人呼氣期間的二氧化碳水平,可通過差壓傳感器進行測量計算;溫度與濕度傳感器用于測量和調節通氣管中空氣的溫濕度,提供舒適的暖濕氣流,避免患者因吸入干燥和過高過低溫度空氣而導致嗓子疼,影響呼吸與睡眠質量。


  呼吸機上述功能的實現離不開技術研發,同時也離不開專利技術支撐。經過專利檢索后發現,截至目前,國內涉及呼吸機的相關專利申請超過1.5萬件,其中排名前5位的專利申請人分別是北京誼安醫療系統股份有限公司(下稱誼安醫療)、北京怡和嘉業醫療科技有限公司、湖南明康中錦醫療科技發展有限公司、皇家飛利浦電子股份有限公司、中國人民解放軍第三軍醫大學,其專利申請均超過100件。以誼安醫療為例,其在該領域提交相關專利申請近300件,其中專利申請“一種等流量PID控制的流量傳感器校驗方法”(公開號:CN109945953A)提出了一種等流量PID控制的流量傳感器校驗方法,可改善以往呼吸機傳感器方面的不足,不需要復雜的數學模型,就能精準地描繪電壓-流量曲線。


  氣體傳感器護航監測


  在疫情防控中,傳感器不僅在紅外測溫、呼吸機中作用顯著,還在救護氧艙、麻醉劑、嬰兒培養箱、ICU病房以及住院隔離區環境監測方面發揮了重要的支撐作用。


  以救護氧艙為例,重癥患者動脈血液中的氧含量高低是醫生用于檢測和評價生命體特征的重要指標。目前,最常用的醫用氧傳感器是電化學式,俗稱氧電池。氧氣進入傳感器后,內部所含的鉛(Pb)逐漸被氧化成PbO2。


  基于此,許多醫療機構和傳感器研發企業就相關技術進行攻關,并提交專利申請。例如,艾邁斯半導體提供高精度傳感器解決方案,通過提供人與技術之間的無縫接口,將感應提升到新的水平。


  鄭州煒盛電子科技有限公司(下稱煒盛科技)多年來深耕氣體傳感器領域,已從過去的研發生產單一品種發展到現在的包括紅外氣體傳感器、電化學氣體傳感器、平面半導體氣體傳感器等十二大系列,200多個品種,共可用于檢測氣體300余種,服務于全球各地的安全、環保、健康領域。截至目前,煒盛科技在傳感器方面的專利申請已經超過100余件,其中“氣體傳感器芯片、傳感器及傳感器芯片制備方法”(專利號:ZL200710054450.9)是其核心專利,該發明涉及一種氣體傳感器芯片,包括片狀的陶瓷基板、電極導電帶、電阻加熱器以及氣敏涂料,由于其采用絲網印刷的方法,因而可以顯著提高該氣體傳感器的生產效率和產品性能的一致性。


  傳感器產業層次待提升


  得益于國內應用需求的快速發展,我國傳感器產業得到快速發展,在此次疫情防控和整個醫療行業的應用中也發揮了重要作用。數據顯示,2018年我國傳感器市場規模突破2000億元。2019年,傳感器擴大應用范圍,市場規模進一步擴大至2310億元。中商產業研究院預測, 2020年中國傳感器產業市場規模將進一步突破2500億元。


  然而,我國傳感器在信息感知以及智能化、網絡化方面還比較落后,目前存在產業檔次偏低、企業規模較小、技術創新基礎較弱等問題。從整個傳感器行業的專利申請來看,目前在傳感器領域專利權人的全球TOP排名中,專利申請數量最多的前20個專利權人中來自日本的專利權人有15個,來自韓國的有3個,德國的有2個。不過,除在本國申請專利保護外,中國和美國是這些專利權人最為重視開展專利保護的國家。


  值得慶幸的是,在過去幾年中,我國一直在不斷加大對傳感器尤其是智能傳感器產業發展的支持力度。商立偉建議相關企業在知識產權工作方面,一是加大企業技術研發力度,積極申請自主的高價值知識產權;二是與行業合作伙伴共同構建具備有效攻防能力的專利池;三是重視知識產權風險預警與防控,加強與專利代理機構的溝通交流,展開專利分析評議,避免專利風險;四是對于較大的企業來說,要在持續保持產學研用優勢的同時,提高專利布局質量,對于較小的科技企業來說,加強與專利培育機構合作,提升自身競爭能力,為產業升級發展夯實基礎。(本報記者 陳景秋)





(編輯:汪誠)



  (中國知識產權報獨家稿件,未經授權不得轉載。)




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