薛艷華 武瑞青

摘要：通過(guò)指氧飽和度的檢測(cè)可以實(shí)現(xiàn)血氧飽和度的連續(xù)觀測(cè)，可反映人體血氧飽和度的實(shí)時(shí)變化情況，指氧飽和度在新型冠狀病毒感染的肺炎的臨床分型中有重要的參考價(jià)值。本文通過(guò)對(duì)指氧飽和度測(cè)量技術(shù)的相關(guān)專利進(jìn)行檢索統(tǒng)計(jì)，從專利申請(qǐng)數(shù)量、地域分布、專利當(dāng)前狀態(tài)，分析了該技術(shù)的專利申請(qǐng)態(tài)勢(shì)，為國(guó)內(nèi)相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：指氧飽和度;專利;申請(qǐng)態(tài)勢(shì)

Abstract： By means of finger oxygen saturation measurement， continuous observation of blood oxygen saturation can be achieved， which can reflect the real time oxygen saturation of patients. Finger oxygen saturation has important reference value in clinical classification of pneumonia caused by new coronavirus infection. Through the retrieval and statistics of the related patents of finger oxygen saturation measurement technology， we study the number of patent applications， regional distribution of patent applications， current state of patent applications， ?and analyze the situation of patent applications in this field， so as to provide reference for the related research in China.

Key words： finger oxygen saturation; patent; situation of applications

引言

2019年12月，湖北省武漢市出現(xiàn)多例不明原因肺炎病例，后被證實(shí)為2019新型冠狀病毒感染引起的急性呼吸道傳染?。葱滦凸跔畈《靖腥镜姆窝?，以下簡(jiǎn)稱新冠肺炎）。隨著疾病認(rèn)識(shí)的深入和診療經(jīng)驗(yàn)的積累，2020年2月5日，國(guó)家衛(wèi)健委發(fā)布了《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案（試行第五版）》，該診療方案中明確：新冠肺炎患者在臨床分型中符合下列任何一條的為重型病患：（1） 呼吸窘迫，RR≥30次份;（2） 靜息狀態(tài)下，指氧飽和度≤93%;（3） 動(dòng)脈血氧分壓/吸氧濃度≤300 mmHg （l mmHg=0. 133 kPa） [1]。可見(jiàn)，指氧飽和度作為新冠肺炎臨床分型的參考指標(biāo)之一，對(duì)后期治療方案的選取有著重要的臨床意義。那么什么是指氧飽和度？為什么指氧飽和度可以作為新冠肺炎的臨床分型的參考指標(biāo)之一？指氧飽和度測(cè)量技術(shù)全球及在華專利申請(qǐng)的態(tài)勢(shì)是怎樣的？以下將對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行闡述。

一、指氧飽和度介紹

指氧飽和度反映了人體的血氧飽和度，血氧飽和度在《診斷學(xué)大辭典》中解釋為血紅蛋白實(shí)際結(jié)合氧量與應(yīng)當(dāng)結(jié)合氧量之比，反映動(dòng)脈血氧與血紅蛋白結(jié)合的程度[2]。血氧飽和度在《衛(wèi)生學(xué)大辭典》中解釋為血紅蛋白氧飽和度，血液運(yùn)輸?shù)腛2，主要是與血紅蛋白結(jié)合形成存在于紅細(xì)胞內(nèi)，溶解的量極微，常常可以忽略不計(jì)，故每100ml血中，血紅蛋白結(jié)合O2的最大量即可以認(rèn)為是血液氧容量，血紅蛋白實(shí)際結(jié)合的O2量，稱為氧含量，氧含量所占氧容量的百分比稱為血氧飽和度[3]。

人體被新冠病毒感染，病毒侵入到肺部后肺部會(huì)產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，如果炎癥反應(yīng)過(guò)度，會(huì)導(dǎo)致肺泡內(nèi)產(chǎn)生大量的滲液，而滲液會(huì)阻斷在細(xì)胞壁發(fā)生的正常氣體交換，氧氣無(wú)法進(jìn)入肺泡壁毛細(xì)血管內(nèi)，從而導(dǎo)致人體缺氧，滲液越多，缺氧越嚴(yán)重，嚴(yán)重缺氧會(huì)導(dǎo)致全身各器官功能下降直至功能衰竭。在《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案 （試行第五版） 》中，還提到人體感染新冠病毒之后的臨床表現(xiàn)為：重癥患者多在發(fā)病1周后出現(xiàn)呼吸困難和（或）低氧血癥。嚴(yán)重者快速進(jìn)展為急性呼吸窘迫綜合征、膿毒癥休克、難以糾正的代謝性酸中毒和出凝血功能障礙等[1]。而血氧飽和度便是體現(xiàn)人體攜氧能力的重要參數(shù)，對(duì)于新冠肺炎病患血氧飽和度的測(cè)量是非常重要的。

血氧飽和度檢測(cè)主要分為有創(chuàng)檢測(cè)和無(wú)創(chuàng)檢測(cè)（包括磁共振成像血氧檢測(cè)和基于光電容積脈搏波的血氧檢測(cè)）[4]。有創(chuàng)檢測(cè)需要對(duì)動(dòng)脈血管進(jìn)行插管，利用血?dú)夥治銎鲗?duì)采集的人體血液進(jìn)行測(cè)量，這種方式準(zhǔn)確度較高，但是不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)檢測(cè)，同時(shí)由于血?dú)夥治銎髻M(fèi)用昂貴、體積龐大，使得應(yīng)用受到了限制。而常用的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)主要是利用光電傳感器采集人體光電容積脈搏波，將其作為信息載體進(jìn)行連續(xù)的血氧飽和度檢測(cè)，其具有無(wú)創(chuàng)、連續(xù)實(shí)時(shí)檢測(cè)、體積小、操作方便等眾多優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于新生兒監(jiān)護(hù)、手術(shù)麻醉監(jiān)護(hù)、ICU監(jiān)護(hù)、社區(qū)及家庭保健等眾多場(chǎng)景[4]-[5]。

指氧飽和度檢測(cè)裝置在使用時(shí)將光電傳感器設(shè)置于指部（通常是通過(guò)指夾夾持在手指端部），操作簡(jiǎn)單，是上述無(wú)創(chuàng)檢測(cè)中最常用的方式。

指氧飽和度檢測(cè)裝置的基本結(jié)構(gòu)主要包括探頭單元、信號(hào)傳輸單元、處理單元，其中血氧檢測(cè)傳感器設(shè)置在探頭部分，主要包括光發(fā)射元件和光接收元件，根據(jù)處理單元的具體呈現(xiàn)方式可以將指氧飽和度檢測(cè)裝置分為臺(tái)面式、掌上式、指夾式，如圖1所示。

指氧飽和度檢測(cè)通過(guò)測(cè)量指部光電容積脈搏波（PPG）并將其作為信息載體進(jìn)行計(jì)算得到。PPG是通過(guò)光電容積脈搏描記法得到的脈搏波信號(hào)。光電容積脈搏描記法中，采用紅光-紅外光作入射光照射人體組織，用光電探測(cè)器檢測(cè)出射光，光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)形成的就是PPG?；赑PG測(cè)量血氧飽和度的方式可以分為透射式和反射式，如圖2所示。

其中，雙波長(zhǎng)的脈搏血氧飽和度檢測(cè)技術(shù)是傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)，雙波長(zhǎng)透射式測(cè)量技術(shù)的原理為：由雙波長(zhǎng)發(fā)光二極管及一個(gè)光電晶體管組成感測(cè)器，雙波長(zhǎng)發(fā)光二極管用于發(fā)射紅光和紅外光，例如波長(zhǎng)為660nm的和940nm的光，入射光透過(guò)手指的組織時(shí)，皮膚、脂肪、肌肉、靜脈血等組織對(duì)入射光產(chǎn)生相對(duì)恒定的衰減，對(duì)光的吸收是恒定不變的，形成直流分量，而動(dòng)脈血也會(huì)對(duì)光強(qiáng)度產(chǎn)生衰減，對(duì)光的吸收量隨動(dòng)脈血管搏動(dòng)變化，形成交流分量，當(dāng)血管充盈時(shí)，對(duì)光的衰減最明顯，根據(jù)檢測(cè)的衰減后的透射光來(lái)檢測(cè)血氧飽和度。而在反射式測(cè)量中，雙波長(zhǎng)發(fā)光二極管和光電晶體管位于組織的同側(cè)，光源發(fā)出的光透過(guò)組織經(jīng)過(guò)多次散射后，反射光被光電晶體管接收，根據(jù)檢測(cè)的反射光來(lái)檢測(cè)血氧飽和度。由于雙波長(zhǎng)脈搏血氧飽和度檢測(cè)技術(shù)在血氧飽和度較高時(shí)，具備高的靈敏度，而在低血氧飽和度測(cè)量時(shí)，靈敏度并不理想，因此，近年來(lái)還出現(xiàn)了多波長(zhǎng)的脈搏波血氧飽和度測(cè)量方式，通過(guò)增加不同波長(zhǎng)的光來(lái)提高檢測(cè)精度。

二、指氧飽和度檢測(cè)技術(shù)專利分析

本文利用incoPat數(shù)據(jù)庫(kù)，采用關(guān)鍵詞及分類號(hào)相結(jié)合的方式進(jìn)行該技術(shù)的專利文獻(xiàn)檢索，檢索截止日期為2020年2月10日。通過(guò)該數(shù)據(jù)庫(kù)共檢索到全球?qū)＠暾?qǐng)6344件（incoPat簡(jiǎn)單同族合并為4635個(gè)專利族），中國(guó)專利申請(qǐng)1101件，以下針對(duì)上述檢索結(jié)果進(jìn)行專利分析，以下分析以件為單位。

2.1指氧飽和度檢測(cè)技術(shù)全球?qū)＠麘B(tài)勢(shì)分析

由圖3可以看出，在2001-2018年期間，指氧飽和度檢測(cè)技術(shù)的全球申請(qǐng)量隨時(shí)間整體呈現(xiàn)穩(wěn)中有進(jìn)的增長(zhǎng)勢(shì)頭。隨著傳感器技術(shù)、電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，以及在實(shí)際應(yīng)用中新問(wèn)題新需求的產(chǎn)生，2013-2016年期間的專利申請(qǐng)數(shù)量增長(zhǎng)速度較其他區(qū)間有所加快，并在2016年達(dá)到了歷史峰值516件，2017-2019年期間的專利申請(qǐng)數(shù)量有所回落。值得注意的是2006年、2012年的專利申請(qǐng)數(shù)量也分別呈現(xiàn)了一個(gè)局部的小高峰。

圖4示出了各國(guó)家或地區(qū)的申請(qǐng)人在指氧飽和度檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量占比，可以看出，申請(qǐng)量排名前三的國(guó)家依次為：美國(guó)、中國(guó)以及日本。其中，美國(guó)申請(qǐng)人申請(qǐng)總量最大，約占43%，反映美國(guó)在該領(lǐng)域的研究投入大，對(duì)專利保護(hù)的重視程度高;中國(guó)申請(qǐng)人申請(qǐng)量約占13%;日本申請(qǐng)人申請(qǐng)量約占12%。上述三國(guó)申請(qǐng)人的總申請(qǐng)量占全球申請(qǐng)量的68%，顯示出美中日在該領(lǐng)域雄厚的技術(shù)實(shí)力。上述數(shù)據(jù)說(shuō)明中國(guó)在該領(lǐng)域占有一席之地，但與美國(guó)還存在一定差距。（薛艷華 武瑞青等同第一作者）

由圖5可以看出，全球申請(qǐng)人重視在美國(guó)、中國(guó)、日本三個(gè)國(guó)家的專利布局，由于美國(guó)擁有MASIMO以及Nellcor Puritan Bennett公司（已被柯惠COVIDIEN收購(gòu)），而這些公司都是老牌的血氧儀研發(fā)公司，因此該領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)中在美國(guó)市場(chǎng)的專利布局最多。同時(shí)還可以看出，該領(lǐng)域還存在一定比例的國(guó)際申請(qǐng)，由此可以看出，該領(lǐng)域的申請(qǐng)人重視專利技術(shù)的多邊保護(hù)。

由圖6可以看出，總申請(qǐng)量在全球排名前十的申請(qǐng)人中，三星是韓國(guó)公司，其他均是美中日國(guó)家的公司，其中美國(guó)的MASIMO和柯惠COVIDIEN（已被美敦力收購(gòu)）、荷蘭的飛利浦在申請(qǐng)量上具有突出的優(yōu)勢(shì)，由此可見(jiàn)，美國(guó)的申請(qǐng)量不但多，并且相對(duì)集中。值得注意的是，中國(guó)的超思也躋身前十，說(shuō)明了中國(guó)的企業(yè)開(kāi)始注重該領(lǐng)域的研發(fā)及專利布局，且具備一定的實(shí)力。需要說(shuō)明的是，申請(qǐng)人柯惠的專利申請(qǐng)數(shù)量中合并了申請(qǐng)人為柯惠COVIDIEN、TYCO（泰科醫(yī)療，為柯惠的前身）、Nellcor Puritan Bennett公司（已被柯惠收購(gòu)）的專利申請(qǐng)，其中Nellcor Puritan Bennett公司在其中占比最大。

2.2指氧飽和度檢測(cè)技術(shù)中國(guó)專利態(tài)勢(shì)分析

由圖7可以看出，中國(guó)專利申請(qǐng)?jiān)?001-2008年期間開(kāi)始起步，并保持一定的增長(zhǎng)速度，2009-2010年期間處于平臺(tái)期，2011-2015年期間為快速增長(zhǎng)期，并在2015年達(dá)到歷史峰值149件，2015年之后又呈現(xiàn)理性回落，值得注意的是2013年申請(qǐng)量表現(xiàn)為局部波谷，但仍高于2010年之前的年申請(qǐng)量。由此說(shuō)明，該領(lǐng)域的中國(guó)專利布局起步較晚，但是2011年之后，中國(guó)專利申請(qǐng)量整體上升了一個(gè)臺(tái)階，表明該領(lǐng)域申請(qǐng)人對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的重視程度越來(lái)越高，中國(guó)申請(qǐng)人專利法律意識(shí)也逐漸增強(qiáng)，重視專利申請(qǐng)，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)量逐步快速增長(zhǎng)。

由圖8可以看出，在該領(lǐng)域的中國(guó)專利申請(qǐng)數(shù)量來(lái)看，主要以國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人為主，占比69%，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人申請(qǐng)與國(guó)外來(lái)華專利申請(qǐng)?jiān)诳偭可舷嗖钶^大。在國(guó)外來(lái)華的專利申請(qǐng)中，主要由荷蘭、美國(guó)、日本等醫(yī)療設(shè)備強(qiáng)國(guó)的來(lái)華申請(qǐng)構(gòu)成，可見(jiàn)上述國(guó)家的申請(qǐng)人重視中國(guó)市場(chǎng)并且在積極部署專利壁壘，但國(guó)產(chǎn)監(jiān)護(hù)設(shè)備企業(yè)也具有其自身優(yōu)勢(shì)。

由圖9可以看出，中國(guó)專利申請(qǐng)主要集中于廣東、北京、天津、江蘇、河北等地區(qū)，其中廣東省位于首位，北京其次，且這兩個(gè)地區(qū)的申請(qǐng)量明顯突出于其他地區(qū)。廣東省作為老牌的醫(yī)療領(lǐng)域的研發(fā)強(qiáng)省，該地區(qū)醫(yī)療企業(yè)數(shù)量眾多，例如深圳邁瑞、理邦等等，北京地區(qū)具有北京超思電子技術(shù)有限責(zé)任公司，該公司的指氧飽和度檢測(cè)裝置在中國(guó)市場(chǎng)具有一定的地位。

由圖10可以看出，總申請(qǐng)量在全球排名前七的申請(qǐng)人中，飛利浦為荷蘭公司，其余均為國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人，其中包括了天津大學(xué)這一科研類型申請(qǐng)人。同時(shí)，還可以看出，北京超思、康泰醫(yī)學(xué)在該領(lǐng)域的專利投入是比較多的。排名后三位的均是廣東省企業(yè)，說(shuō)明該領(lǐng)域中廣東申請(qǐng)人較為分散。值得注意的是，MASIMO公司、早期的Nellcor Puritan Bennett公司雖然在該領(lǐng)域具有重要的地位，但是在中國(guó)的專利布局卻較為薄弱。

由圖11可以看出，授權(quán)有效的專利占比較高，說(shuō)明創(chuàng)新主體較為重視中國(guó)專利布局，該領(lǐng)域中專利權(quán)的穩(wěn)定性和價(jià)值都相對(duì)較高，結(jié)合圖11展示的處于實(shí)質(zhì)審查的案件占比較高以及圖7展示的2014-2018年申請(qǐng)量增長(zhǎng)的趨勢(shì)，說(shuō)明說(shuō)明了在該領(lǐng)域進(jìn)行中國(guó)專利布局的申請(qǐng)人近幾年的研發(fā)投入力度較大，專利申請(qǐng)仍處于相對(duì)活躍的狀態(tài)。

三、總結(jié)

指氧飽和度作為新冠肺炎臨床分型的參考指標(biāo)之一，無(wú)論是在診斷還是治療效果評(píng)價(jià)方面都具有重要意義。同時(shí)，由于指氧飽和度檢測(cè)可應(yīng)用于多種場(chǎng)景，尤其是家庭醫(yī)療，伴隨著人類對(duì)于自身健康狀況關(guān)注需求的增強(qiáng)，指氧飽和度檢測(cè)技術(shù)所具備的市場(chǎng)價(jià)值是巨大的，其檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備的相關(guān)專利也必然是各大企業(yè)爭(zhēng)相申請(qǐng)的。

就全球?qū)＠暾?qǐng)而言，來(lái)自美國(guó)的專利申請(qǐng)人在全球?qū)＠暾?qǐng)量中占比最高，占比其次的是來(lái)自中國(guó)的專利申請(qǐng)人;全球申請(qǐng)人在該領(lǐng)域重視在美國(guó)和中國(guó)市場(chǎng)的專利布局;美國(guó)的技術(shù)起步早，技術(shù)成熟度高，其中最具代表性的申請(qǐng)人有MASIMO、早期的Nellcor Puritan Bennett公司（已被柯惠COVIDIEN收購(gòu)）等，它們無(wú)論是專利申請(qǐng)量還是專利申請(qǐng)質(zhì)量，均處于行業(yè)領(lǐng)先位置。

就在華專利申請(qǐng)而言，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人占比最大，來(lái)自中國(guó)的專利申請(qǐng)人中，占據(jù)一定市場(chǎng)地位的北京超思申請(qǐng)量占據(jù)第一位;就在華專利申請(qǐng)的專利狀態(tài)來(lái)看，該領(lǐng)域進(jìn)行中國(guó)專利布局的申請(qǐng)人近幾年的研發(fā)投入力度較大，專利申請(qǐng)仍處于相對(duì)活躍的狀態(tài)。值得一提的是，近幾年中國(guó)專利申請(qǐng)量有明顯的提高，說(shuō)明國(guó)內(nèi)外的申請(qǐng)人對(duì)中國(guó)市場(chǎng)關(guān)注度不斷提升，國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人應(yīng)當(dāng)抓住機(jī)遇，需求技術(shù)突破點(diǎn)，加強(qiáng)公司、科研院校之間的合作，在尋求提高專利申請(qǐng)量的同時(shí)，重視專利申請(qǐng)的質(zhì)量，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

[1]. 《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案（試行第五版）》

[2]. 楊志寅，《診斷學(xué)大辭典》，華夏出版社，2004年4月1日

[3]. 《衛(wèi)生學(xué)大辭典》，華夏出版社，1999年7月

[4]. 朱珍民等，連續(xù)測(cè)量血氧飽和度的視覺(jué)方法，集成技術(shù)，2017年11月，第6卷第6期

[5]. 萇飛霸等，基于光電容積脈搏波法血氧飽和度測(cè)量系統(tǒng)研究，工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2015年第5期