基于专利视角的可降解医疗防护纺织品

何 飘,黄艺湄

(国家知识产权局专利审查协作四川中心,四川 成都 610213)

医疗防护类纺织品可分为医用防护服装和面部呼吸防护两大类,其主要原料为聚丙烯熔喷布,属于不可生物降解的“白色垃圾”。2020年以来新型冠状病毒(2019-nCo V)疫情席卷全球,随之而来的是大量的医疗防护类纺织品的消耗和废弃,给生态环境带来巨大威胁[1-2],开发可生物降解的医疗防护纺织品,可从源头上避免环境问题,符合我国产业用纺织品行业发展的政策方向[3]。目前,国内外陆续有关于可降解医疗防护纺织品研制成功的报道,但产品的商业化成熟度很低,产业格局非常分散,行业还处于萌芽期。

基于专利视角并结合行业分析,对可降解医疗防护纺织品的专利申请情况、我国在该领域的研发情况以及中国企业在该领域的发展情况进行分析,提出符合中国企业实际的技术研发和产业发展建议,为我国可降解医疗防护纺织品的发展提供参考。

1 可降解医疗防护纺织品专利申请情况

1.1 专利申请趋势及主要技术构成

以可降解医疗防护纺织品相关专利数据为基础,利用incoPat数据库进行中文和外文专利检索,检索时间从1950年1月1日至2022年9月31日,获得5 145项专利数据。

图1展示了自1990年以来可降解医疗防护纺织品领域在全球的专利申请趋势,2002年以前仅有少量专利申请,然而随着全球的环保意识越来越强,之后的专利申请量整体呈现稳步增长趋势;2020年由于新冠疫情的突发导致可降解医疗防护纺织品的专利申请迎来了爆发式增长。

图1 可降解医疗防护纺织品全球专利申请趋势

1.2 中外专利申请情况对比

如图2所示,中国专利申请量巨大,占到全球申请量的69%,其次为美国、知识产权组织、日本等。如图3所示,专利申请量排名进入前10的美国申请人最多,占据5席,中国申请人其次,占据4席,日本申请人占据1席。

图2 可降解医疗防护纺织品全球专利申请人国别/地区分布

图3 可降解医疗防护纺织品申请量全球排名TOP10申请人

从中国申请人来看,进入TOP10申请人全部为高校和科研机构,可见目前我国在这一领域的研究是以高校和科研机构为主导,虽然有众多中国企业涉足该领域,并直接导致我国在这一领域的专利申请量巨大,但是中国企业的申请人极为分散,基本停留在浅层参与,且大多技术含量较低,这说明我国的实验室研发与产业发展的结合严重不足。

从国外申请人来看,几乎全部是实力雄厚的大型跨国企业,但专利申请数量并不算多,且专利之间的关联性和连续性较少,可见虽然外国公司在该领域也处于探索阶段,但并未形成较高的专利壁垒。从另一方面也说明,该领域的技术成熟度较低,蕴藏着较大的机会。

2 中国可降解医疗防护纺织品产业发展情况

由于中国未来可降解材料技术的发展和推广应用,迫切需要相关企业的深度参与,以下对中国相关企业在这一领域的技术研发和专利布局情况作详细的调查。

2.1 相关国内企业专利申请情况

综合该领域的专利申请量排名以及网络上公开报道的涉及企业,汇总了涉及可降解医疗防护纺织品产业化的11家中国企业,并统计了这些企业的相关专利申请(图4)。

图4 可降解医疗防护纺织品重点企业的相关专利申请量

如图4所示,中国企业在可降解医疗防护纺织品上的专利申请量总体较少,且大多都是从2020年疫情之后才开始涉及可降解医疗防护纺织品,技术积累较少。将涉足该领域的企业根据行业类别进行分类,可分为:医疗器械行业(8家企业)、材料加工行业(2家企业)、原料生产行业(2家企业)。以医疗器械为主营业务的8家企业中,有6家还涉足了其他可降解医疗用品;2家原料生产企业在可降解材料的制备或加工技术上的专利申请量较多,而在可降解医用品上的专利申请量较少,可见,向下游延伸涉及可降解医疗用品的难度较大;2 家材料加工企业都是以材料加工技术为核心,向下游产品端延伸。选取了医疗器械行业中的驼人控股集团、材料加工行业中的稳健医疗、原料生产行业中的丰原集团3家企业进行重点分析。

2.2 典型企业情况

2.2.1 驼人控股集团

驼人控股集团坐落于“中国医疗耗材之都”河南省长垣市,主要从事麻醉、疼痛、护理、检测、血液净化、微创介入、外科、医用防护等一次性医疗器械的生产经营业务。2020年为抗击新冠疫情,开始研发医用防护服、医用防护头罩、医用防护口罩等产品,在2022年5月推出了聚乳酸可降解口罩产品[4],并在线上线下实现销售。

驼人控股集团在其他可降解医用品专利申请量为14项,主要涉及可降解止血海绵、可降解疝气补片、可降解手术缝合线,这些细分领域与可降解防护纺织品同属于可降解纺织品在医疗领域中的应用,都是以可降解的无纺布为原料,而且这些细分领域属于实现其医疗用途而须具备生物可降解性。于2021—2022年,驼人控股集团和中原工学院联合申请了3项关于医疗用途的聚乳酸无纺材料及其制备方法,其中一项就包括围绕聚乳酸可降解口罩产品而申请的发明专利CN113293517A 一种聚乳酸弹性超细纤维非织造材料及其制备方法和应用,公开了以聚乳酸、聚乙二醇、纳米纤维素和生物基弹性体为原料制备的弹性超细纤维非织造材料及其制备方法,处于专利权维持状态。

综上,驼人控股集团早期投入医疗用途的可降解纺织品领域的研发,奠定了较好的技术基础,2020 年切入医疗防护纺织品的领域,2021年开始与中原工学院开展校企合作,由于中原工学院在聚乳酸材料领域研发投入较早,技术实力较强,因此校企合作快速加强了驼人控股集团在聚乳酸超细纤维方面的研发实力,并助力其顺利推出聚乳酸可降解口罩。

2.2.2 稳健医疗

稳健医疗用品股份有限公司,为深交所创业板上市公司(300888.SZ),公司以棉为核心原材料,具有“winner稳健 医 疗”“Purcotton 全 棉 时 代”“Pure H2B津梁生活”三大品牌,是实现医疗及消费板块协同发展的医疗健康企业,产品覆盖医疗卫生、个人护理、家庭护理、母婴护理、家纺服饰等。2022年8月在武汉召开的“第四届世界大健康博览会”上,稳健医疗展出了最新研发的新品“生物降解口罩”[5]。

稳健医疗在可降解医疗防护纺织品的专利申请量为9项,最早是于2017年申请的专利CN206651418U全棉里层防护口罩,将SMS结构的口罩中的里层设为全棉水刺无纺布层,此后又申请了专利CN111020868A 和CN111543696A,对口罩的里层制造及结构形式作出改进。2020 年申请专利CN111648032A 和CN112301540A,将全棉水刺无纺布用于制成手术衣的外层和/或里层。2021年申请专利CN113604959A 一种超薄水刺无纺布的制备方法,将原棉纤维与聚乙烯醇纤维混纺成水刺无纺布,以解决全棉水刺无纺布克重大而影响呼吸通畅的问题。2022年申请专利CN115153128A 一种可降解防护口罩,口罩的面层和里层为由纤维素纤维和/或蛋白质纤维制成的水刺无纺布,中间层包括聚乳酸材料层和静电纺材料层复合而成,并实现了口罩中全部部件的生物可降解,该技术应该是与其2022年8月推出的“生物降解口罩”密切相关。从上述专利申请来看,稳健医疗在可降解医疗防护纺织品领域的技术主要集中在将天然纤维类原料应用于医疗防护纺织品中。

稳健医疗在其他可降解医用品专利申请量为29项,大多涉及医用敷料,2007年开始申请专利,2010—2016年之间申请量最大。从技术方案来看,主要可分为对敷料制造工艺的改进、采用不同种类的天然纤维为原料制造敷料以及对敷料结构进行改进以具备多种功能。稳健医疗在可降解材料的制备或加工技术专利申请量为98项,大多涉及棉纤维的加工技术,2005年开始申请专利,且呈现出逐年递增的申请态势。从技术方案来看,主要可分为对全棉水刺无纺布生产工艺、纯棉非织造物制备方法、棉纤维加工设备的改进。

综上,稳健医疗致力于棉纤维的加工技术研发和产品应用,并将业务逐步延伸覆盖至生活领域以及医疗防护纺织领域。由于该公司的发展始终“以棉为核心”,在医疗领域仅开发防护纺织品和敷料绷带等涉及天然纤维的产品,是材料加工型企业从天然纤维的角度切入医疗领域和生活领域的发展路径。

2.2.3 丰原集团

丰原集团是国内生物化工、生物能源和生物制药方面的大型科技产业型公司,为地方国有独资授权经营的加工制造企业。集团于2020年8月在蚌埠投产建成中国第一条全产业链聚乳酸生产线,是目前中国唯一拥有全产业链聚乳酸生产技术的企业,已投产建成18万t/年乳酸和10万t/年聚乳酸项目,以及下游聚乳酸纤维和聚乳酸塑料制品生产线,并成为2022年冬奥会官方生物可降解餐具供应商。

目前,丰原集团对聚乳酸材料的下游应用包括聚乳酸注塑品和聚乳酸纺织品。在聚乳酸注塑品方面,其产品包括包装材料、餐饮用具。在聚乳酸纺织品方面,丰原集团从2018年底开始逐步在聚乳酸纤维的纺织技术上申请专利,至2022年已累积申请了13项发明专利,值得一提的是,2022年申请的2项关于聚乳酸纺织技术的专利CN114717847A 和CN114855298A,均是与东华大学联合申请的。但丰原集团在可降解医用品领域还没有专利申请。2020年底,丰原集团旗下的合肥丰原医药发展有限公司和安徽盒子健康科技有限公司合资成立安徽丰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喷无纺布。

综上,丰原集团是国内聚乳酸生产的龙头企业,在加速扩张其聚乳酸产能的同时,还积极配套布局聚乳酸的下游应用,其中,在聚乳酸注塑品方面有较为成熟的商业化产品,而在聚乳酸纺织品方面,由于技术难度较高而发展相对缓慢,在近年开始与东华大学展开校企合作,并尝试与其他医材企业合作以进入医疗器械领域。

3 发展建议

基于可降解医疗防护纺织品的产业现状和特点,对我国相关企业发展的思考和建议如下。

医材企业本身具有医疗市场优势,容易开展新产品的营销推广,具有医疗产品的开发经验,若企业已经进入其他可降解医疗纺织品领域,则使之具备一定的技术基础和生产基础。应鼓励这类企业在行业萌芽期便进入该领域,掌握关键技术并积极进行专利布局,尽早推出可商业化的产品以占领早期市场。考虑到目前国内该领域的研发以高校和科研机构为主导的现状,建议企业可与高校和科研机构合作联合研发,以快速攻克技术问题。我们看到,驼人控股集团选择了同在河南的中原工学院进行合作,中原工学院以纺织服装为特色优势,虽然在国内高校的排名中不算名列前茅,但由于河南长垣聚集了大批医材企业,这些企业与中原工学院的校企合作,不仅解决了企业研发中的技术问题还培养了相关技术人才。

材料加工型企业通常深耕于某种原料的加工技术,技术积累厚、研发实力强,但是也受制于材料加工技术的延伸,产品研发的灵活度较低。这类企业可先适当进入该领域,等待产业发展更为明朗时再集中投入研发和生产。

原料生产企业具有巨大的原料优势,有动力向下游产品延伸,但可降解医疗防护纺织品的技术和行业门槛相对较高,产业发展还不明朗,面临的困难较多。由于原料生产企业向下游产品延伸的目的主要是为了利用好自己手上的原料资源,生产出高附加值的产品,因此进入市场容量大且技术相对成熟的领域是比较有利的。借鉴丰原集团的经验,通过与医材企业合作来解决医疗行业的市场问题,以降低风险。另外,我们看到丰原集团近年来与东华大学联合申请关于聚乳酸纺织技术的专利,原料生产企业支持高校科研机构开展原料相关的基础和前沿技术研究以拓宽原料市场,对企业的长期发展是有利的。

4 结 论

(1)可降解医疗防护纺织品的专利申请总体呈现增长趋势,随着环保意识的提升和环保政策的加码,该领域的研究受到越来越多的关注,2019年新冠疫情的突然出现成为促进该领域发展的加速器。

(2)虽然中国在可降解医疗防护纺织品的专利申请量巨大,但主要以高校和科研机构为主导的实验室研究,中国企业深度参与技术研发较少,实验室研发与产业发展的结合严重不足。外国申请人以实力雄厚的跨国公司为主,但在该领域也处于探索阶段,并未形成较高的专利壁垒。

(3)目前进入可降解医疗防护纺织品产业的中国企业大多是医材行业内的企业,同时有少量材料加工和原料生产企业参与。中国企业在该领域的相关专利申请量较少,进入时间较晚。

(4)鼓励医材企业在行业萌芽期便进入该领域,掌握关键技术并积极进行专利布局,尽早推出商业化的产品,对于研发问题,建议与具有合适技术水平的高校或科研机构合作联合。材料加工型企业可利用自身技术优势,适机切入该领域,并通过与医疗企业合作的方式弥补市场方面的不足。原料生产企业的原料优势使之具备较大的后发优势,可等待产业发展较成熟再进入,另外,支持高校科研机构或合作开展原料相关的基础和前沿技术研究以拓宽原料市场,对原料生产企业的长期发展是有利的。