基于专利分析方法的服装气悬浮保暖技术发展趋势的研究

戴惠恋

[三六一度（中国）有限公司，福建 厦门 361009]

0 引言

服装是人类的“第二张皮肤”，冬季服装其首要功能就是御寒保暖[1]，实现冬季服装的保暖功能，提升其防寒能力，降低服装材料成本，冬季服装保暖研究的发展方向已经成为保暖服装从业者必须深入思考的问题[2]。目前，行业内常用羊毛、棉、羽绒等保暖絮料的填充来实现服装的保暖[3]，但是填充絮料受絮料纤维本身的蓬松度、导热系数、絮料干湿度等因素影响，以及服用中受压或者在洗涤后絮料堆积的影响，从而降低其保暖性能。与常规的填充絮料相比，空气是热的不良导体，具有不利于传热更利保暖的特点，利用空气保暖的衣服不会因为洗涤而产生絮料堆积，因此，行业内各品牌纷纷投入气悬浮保暖（即利用空气进行保暖）技术的研究。

专利是跟踪企业高新技术发展的重要信息源，专利分析法被广泛应用于技术研究领域[4]。本研究通过分析搜索服装气悬浮保暖技术专利的研究发展重点、专利的申请时间、申请人、申请类型、保护区域、法律状态，以期探究国内外服装气悬浮保暖技术的发展趋势[5]。

1 数据来源与分析方法

1.1 数据来源

通过调查结合文献分析可知，目前上市悬浮保暖产品主要包含有纯气体保暖技术[6]和气体与发热材料相结合2大类，其中纯气体保暖技术又包含有空气层面料、充气保暖结构[7]。

借助IncoPat专利数据库，检索要素为“气悬浮，保暖，空气层面料，充气，发热”，分类号为“IPC：A41（服装）、A42（帽类制品）、A43（鞋类）、A45（手携物品及旅行物品）”，“LOC：02（服装）”中，中文关键词为“气悬浮，保暖、保温、防寒、御寒，空气层面料、空气层布料，充气泵、充气孔、空气通道、气囊、充气阀、气腔、气室、气袋，石墨烯、电源”， 英文关键词为“air float,thermal、keep warm、warmth,scuba knitting fabric、air layer cloth,Inflation、inflatable、air pump、inflator pump、air inflation、airbag、gasbag、air chamber,Graphene、power source”进行初检。

根据检索关键词，搭建检索式如下：

检索式1=(“气悬浮”OR“空气悬浮”OR“air float”) AND TIABC=(“保暖”OR“保温”OR“防寒”OR“御寒”OR“thermal”OR“keep warm”OR“warmth”) AND [IPC=(A41 OR A42 OR A43 OR A45) OR LOC=02]。

检索式2=(“空气层面料”OR“空气层布料”OR“scuba knitting fabric”OR“air layer cloth”) AND TIABC=(“保暖”OR“保温”OR“防寒”OR“御寒”OR“thermal”OR“keep warm”OR“warmth”)。

检索式3=(“充气”OR“inflation”OR“inflatable”) AND TIABC=(“保暖”OR“保温”OR“防寒”OR“御寒”OR“thermal”OR“keep warm”OR“warmth”) AND TIABC=(“气囊”OR“气腔”OR“空气通道”OR“气室”OR“气袋”OR“airbag”OR“gasbag”OR“air chamber”) AND (IPC=(A41 OR A42 OR A43 OR A45) OR LOC=02)。

检索式4=(“充气”OR“inflation”OR“inflatable”) AND TIABC=(“保暖”OR“保温”OR“防寒”OR“御寒”OR“thermal”OR“keep warm”OR“warmth”) AND TIABC=(“充气孔”OR“充气泵” OR“充气阀”OR“air pump”OR“inflator pump”OR“air inflation”) AND(IPC=(A41 OR A42 OR A43 OR A45) OR LOC=02)。

检索到相关专利文献966件，再经过人工逐一核实去噪的方法，得出与气悬浮保暖技术相关的专利申请共有727件。

1.2 分析方法

本文采用统计分析法与技术分析法相结合，构建了基于专利分析方法研究服装气悬浮保暖技术发展趋势的研究框架（如图1），评估气悬浮保暖技术在服装领域的发展趋势，帮助服装企业认清自己的竞争对手，找到正确的发展方向[8]。

图1 气悬浮保暖技术发展趋势的研究框架图

运用定量分析法，对专利文献上申请日期、申请人、申请国家、申请类型、法律状态等文献信息，进行全球气悬浮保暖技术专利进行分析[9]。

通过气悬浮保暖技术专利功效矩阵图，分析现有专利技术所追求的主要技术功效，获取气悬浮保暖技术在保暖功效上的技术研究。同时，采用定性分析法，对专利说明书、权利要求、图纸等技术内容来识别专利，并按技术特征来归并有关专利并使其有序化，获得气悬浮保暖技术的技术构成动向、申请人的动向、特定权利状况等方面的信息，用来分析服装气悬浮保暖技术的发展趋势。

2 全球气悬浮保暖技术专利分析

2.1 专利申请量分析

通过气悬浮保暖技术相关的专利申请量发展趋势（如图2）可以发现，1984年以前，服装气悬浮保暖技术的年专利申请量均低于5件，至1984年年申请量才进入了缓慢增长的状态，直到2010年才进入快速增长阶段[10]。

图2 气悬浮保暖技术专利申请量

2.2 主要专利申请人分析

通过气悬浮保暖技术所检索的专利申请人的统计[11]，全球排名前10位的专利申请人中前两名是国外企业，其余均为国内企业（图3）。从不同企业的专利申请量可以看出，国外申请人的专利申请量至少是国内申请人专利申请量的2倍。再进一步分析国内申请人的专利申请情况（图4），可以看出，有关气悬浮保暖技术的国内申请人分布于科研单位、纺织材料企业、纺织服装品牌企业[12]。

图3 全球排名前10位专利申请人

图4 国内排名前10位专利申请人

2.3 专利分布区域分析

气悬浮保暖技术专利申请最多的区域是中国（图5），专利申请量位居全球第一，有471件，其次是美国，申请了专利88件，欧洲（含英国、法国、德国、EPO）相关专利申请有50件。从专利申请区域分布看，目前中国是全球最主要的气悬浮保暖技术专利申请国。

图5 气悬浮保暖技术专利分布区域

2.4 专利申请类型分析

气悬浮保暖技术的专利申请类型主要为发明专利，占比54%，其次是实用新型，占比44%。这两类专利涵盖了气悬浮保暖技术中所用空气层材料以及充气保暖服装的结构、制备方法。外观设计主要是针对充气保暖服装的外形设计进行保护，数量占比仅有2%（图6）。

图6 专利类型分布图

2.5 专利法律状态分析

在全球的专利申请中，授权并维持有效的专利占比29%，在审发明专利占比6%，失效专利占比高达65%（图7）。从数据可以看出：⑴ 大多数气悬浮保暖技术专利尚处于科研阶段，成果转化率还有待提升；⑵ 大部分的技术已经可以无偿使用，技术人员可以对失效专利进行技术升级，且不会存在侵权风险。

图7 专利法律状态分布图

2.6 专利技术功效分析

对专利文献进行技术方案的解读与分析，现有气悬浮保暖技术主要以提高服装保暖性、便利性以及舒适度为该领域追求的主要技术功效，该功效的实现主要通过服装的充气式保暖结构来实现（图8）。目前专利文献对气悬浮保暖技术的安全性、成本、外形设计及柔软度功效的申请较少，该功效的专利技术主要集中于空气层面料的生产工艺以及面料结构方面。

图8 专利技术功效分布图

2.7 重点专利技术分析

通过专利独立权利要求及说明书摘要等信息进行统计分析，再结合专利同族数量、被引证次数、专利有效性等信息，获得了悬浮保暖技术的重点专利[13,14]。

2.7.1 空气层面料专利技术分析

空气层面料通过提高纺织材料的蓬松度、改变纤维内部结构、用中纤维或多维卷纤维代替普通纤维作为内胆材料等方式，在面料纤维层中增加空气以增加纤维内及纤维之间的空气含量的纺织面料[6]。

经过分析，与空气层面料相关的专利申请共有119件，其专利申请技术包括空气层面料的材质、结构以及制备方法，各类技术的专利申请占比如图9所示。

图9 空气层面料技术构成图

专利申请技术以结构设计为主（占比57%），结构类专利申请主要是对空气层面料的层结构进行设计，从而提高静止空气的储存量。其次是材质类专利申请（占比22%）主要通过对原料如导电纤维纱、棉纱、涤纶、锦纶和氨纶等的选择以及搭配编制，从而改善空气层面料的性能。制备方法类专利申请（占比21%）主要通过对生产过程如染色、定型等以及设备进行改进从而提高空气层面料的性能。

2.7.2 充气保暖技术专利分析

充气保暖技术通常是在服装保暖部位上设置有充气容腔，通过对容腔充气加大服装的厚度，利用容腔内部的空气隔断人体温度向外传递的路径，达到御寒蓄热的效果。充气保暖技术是近几年服装领域研究最多的气悬浮保暖技术方向，部分研发成果也落地并推向市场，因此将充气保暖技术作为气悬浮保暖重点技术之一进行分析。

与充气保暖技术相关的专利申请共有575件。最多的是采用气囊作为储气结构的专利申请，占278件；其次是采用夹层充气形成充气层进行保暖的专利申请，共有202件；还有在服装结构中设置充气管作为储气结构的有27件；其余专利申请涉及充气保暖用面料（46件）、充气设备如充气阀等（12件）以及充气服装（10件）等（图10）。

图10 充气保暖专利构成分析

2.7.3 充气与发热技术专利分析

充气与发热技术是采用充气蓄热和其他生热模块如石墨烯、电池等方式相结合进行保暖的一种新兴保暖技术。充气与发热技术结合的保暖技术目前处于初期探索阶段，还未出现完善的专利池布局。

采用充气和其他生热模块如石墨烯、电池等方式结合进行保暖的专利共计33件。专利申请呈现零散的单件增长状态，每年专利申请量不超过10件，并且尚未出现集中在一位或少数几位申请人中的情况。检索的专利文献中，发热方式主要是采用电源（电池）进行发热，专利申请占比约为86%，该类技术的问题是存在安全隐患；其次是采用石墨烯发热材料进行发热，专利申请占比约为14%，该类技术的问题是发热效率不高（图11）。

图11 充气与发热技术专利构成

3 结论和建议

3.1 结论

⑴ 通过专利检索结果分析可以看出，空气层面料、充气保暖技术、充气与发热材料相结合3个研究方向中，空气层面料以及充气保暖这2种方法的专利申请较多，技术相对成熟。充气与发热材料相结合的专利申请目前较少且较零散，该技术尚处于萌芽阶段，是后续的研发方向之一。

⑵ 通过专利申请人及专利法律状态分析结果可以看出，目前气悬浮保暖技术专利申请人大部分为纺织材料企业和纺织服装企业，专利的质量不高，并且技术研发延续性不够，处于较为零散状态。

⑶ 目前空气层面料以及充气保暖两个方向的技术研究，均基于常规的气体技术，即：材料或服装的容腔内充入常压气体，尚未出现对气体或气体容腔的技术改进研究。因此可以看出，服装气悬浮保暖技术目前处于较为基础阶段。

3.2 建议

⑴ 充气与发热材料相结合的专利申请较少，表明该技术目前还处于初期探索检索，有较大的发展空间，建议可以对该类技术进行深入研究，如提高采用电源加热方式的安全性、提高石墨烯发热材料的发热效率、利用其他发热材料如远红外纤维等。

⑵ 气悬浮保暖技术均基于常规的气体技术，尚未出现对气体或气体容腔的技术改进研究，表明提高对气体的利用方式及与服装的结合方法是服装气悬浮保暖技术的发展方向之一，建议对气体的利用技术进行深入研究。