周 珊 ， 張永武

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作四川中心，四川 成都 610213）

采繭是養(yǎng)蠶生產(chǎn)的最后環(huán)節(jié)，采繭方法直接影響到養(yǎng)蠶戶的經(jīng)濟(jì)收益。國外對于蠶繭采摘領(lǐng)域的專利技術(shù)的研究開始較早。二十世紀(jì)八九十年代，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及《中華人民共和國專利法》的實(shí)施，我國的蠶桑業(yè)迅速發(fā)展，成為我國農(nóng)副產(chǎn)業(yè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)，并逐漸占領(lǐng)國際市場，成為我國在國際市場上具有資源優(yōu)勢和占據(jù)主導(dǎo)地位的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之一。傳統(tǒng)采繭技術(shù)在節(jié)約成本、節(jié)省勞力、快速高效等各方面逐漸暴露劣勢，國內(nèi)外蠶業(yè)領(lǐng)域的學(xué)者反復(fù)摸索并優(yōu)化采繭設(shè)備。本文對采繭領(lǐng)域的國內(nèi)外專利技術(shù)進(jìn)行梳理。

1 蠶繭收集技術(shù)的基本概況

1.1 人工收集蠶繭

蠶業(yè)發(fā)展的初始，整個養(yǎng)蠶過程少有專用工具，養(yǎng)殖戶普遍直接使用手收集蠶繭[1]，包括直接用手指從蠶蔟的孔格中捅出蠶繭，收攏蠶蔟后用手指從上到下采摘蠶繭，以及用手將蠶蔟拉長再按簇溝方向逐個拿出蠶繭。面臨短時間內(nèi)完成蠶繭采收的問題時，養(yǎng)殖戶的勞動強(qiáng)度大、采收效率低。因此，蠶業(yè)領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)、個體戶和企業(yè)逐步開始研究輔助采繭的設(shè)備，經(jīng)過一系列摸索和實(shí)踐，獲得帶有梳齒的梳子和帶有扒手的耙子等農(nóng)具，養(yǎng)殖戶可手持梳子或耙子將蠶蔟上的蠶繭刮下，在省力和高效方面有所進(jìn)步。

1.2 機(jī)械自動化收集蠶繭

時代進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，各領(lǐng)域均從手工時代邁向機(jī)械自動化時代。蠶業(yè)領(lǐng)域的采繭設(shè)備進(jìn)一步發(fā)展，由手持農(nóng)具工作的模式轉(zhuǎn)化為機(jī)械自動化驅(qū)動農(nóng)具工作的模式。自動化采繭設(shè)備的發(fā)展進(jìn)程，包括機(jī)械自動化驅(qū)動農(nóng)具運(yùn)動以采繭，以及檢測出農(nóng)具采到繭后再啟動收繭程序等智能化系統(tǒng)。采繭設(shè)備的優(yōu)化一直是蠶業(yè)領(lǐng)域的重點(diǎn)工作，研究機(jī)構(gòu)、個體戶和企業(yè)一直致力于研發(fā)各類采繭設(shè)備，并獲得氣流正壓沖出蠶繭、氣流負(fù)壓吸出蠶繭、帶有頂凸結(jié)構(gòu)的板面向下壓出或向上頂出蠶繭、帶有頂凸結(jié)構(gòu)的滾輥轉(zhuǎn)動時將蠶繭擠壓出并輸送蠶蔟、帶有梳齒的梳子順著蠶蔟梳下蠶繭、帶有僅允許空蠶蔟穿過而不允許蠶繭穿過的中空結(jié)構(gòu)將蠶繭阻擋在一側(cè)從而實(shí)現(xiàn)摘繭等不同工作原理的采繭設(shè)備[2-10]。

2 蠶繭收集技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

2.1 技術(shù)分支

對蠶繭收集主要涉及的技術(shù)進(jìn)行分解，如表1所示。

表1 蠶繭收集裝置的技術(shù)分解表

2.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析

通過對檢索數(shù)據(jù)進(jìn)行字段提取、機(jī)械去噪、人工標(biāo)引及篩選，得到專利分析數(shù)據(jù)樣本，分析主要技術(shù)分支的演進(jìn)狀況，并對申請量的年度分析、地域分布、重點(diǎn)申請人等內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)研究。

2.2.1 專利申請量年度分析

本文在incoPat數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行檢索，檢索對象為公開日或公告日在2021年12月前的發(fā)明和實(shí)用新型專利申請，通過對申請日和優(yōu)先權(quán)日字段的分析，得到了蠶繭收集技術(shù)的申請量年度分布圖，如圖1所示。從圖1的統(tǒng)計(jì)曲線可以看出，蠶業(yè)的專利申請最早出現(xiàn)在1907年，該領(lǐng)域的專利申請量在整個20世紀(jì)都屬于匱乏的狀態(tài)，然而，在20世紀(jì)80年代、21世紀(jì)初、21世紀(jì)10年代至今這三個時期取得了快速的發(fā)展，尤其是在2012年開始飛速發(fā)展，至2017年達(dá)到頂峰。

圖1 申請量年度分布圖

2.2.2 專利申請地域分布

專利申請的地域分布能夠反映各國在該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力和技術(shù)儲備，以及企業(yè)的產(chǎn)品市場重心特征。對1900—2021年蠶繭收集技術(shù)專利申請的所在國家和地區(qū)產(chǎn)權(quán)組織分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到如圖2所示的數(shù)據(jù)。從圖2的統(tǒng)計(jì)結(jié)果中可以看出，中國、日本、美國以及韓國是該技術(shù)專利的主要申請國。這四個國家的申請量大約占據(jù)了專利申請總量的85%，其中中國的申請量具有壓倒性優(yōu)勢，占據(jù)了專利申請總量的70%以上。值得注意的是，考慮到人口基數(shù)和國家政策等外界因素，因此，申請量的占比只能在一定程度上反映某一國家或地區(qū)的技術(shù)情況，不能單純從專利申請量的角度對全球技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行判定，還要綜合后續(xù)的詳細(xì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

圖2 專利申請地域分布

2.2.3 重點(diǎn)申請人專利申請量分析

重點(diǎn)申請人主要指在本領(lǐng)域中具有較多專利申請量的企業(yè)或個人。對1900—2021年蠶繭收集技術(shù)領(lǐng)域的申請人進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，申請量名列前20的申請人如圖3所示。從圖3中可以看出，申請量排名前20的申請人中，我國院校、企業(yè)、個人構(gòu)成了主要的重點(diǎn)申請人。

圖3 重點(diǎn)申請人統(tǒng)計(jì)

2.2.4 專利技術(shù)發(fā)展演進(jìn)

本文通過選取蠶繭收集領(lǐng)域的重要專利以及不同時期蠶繭收集專利申請來梳理該領(lǐng)域的發(fā)展脈絡(luò)，得到蠶繭收集技術(shù)演進(jìn)路線圖，如圖4所示。由圖4可知，早期的專利申請涉及氣流正壓沖擊、氣流負(fù)壓吸附、滾輥擠壓、齒梳刮動等技術(shù)手段。隨著時間的推移，各項(xiàng)蠶繭收集技術(shù)開始進(jìn)步與發(fā)展。

圖4 蠶繭收集技術(shù)專利演進(jìn)路線圖

利用氣流的氣壓來收集蠶繭的專利技術(shù)，首次出現(xiàn)于20世紀(jì)末，該項(xiàng)專利申請?zhí)岢隽藢⒛軌虬l(fā)生氣體流動的裝置的氣流通孔對準(zhǔn)蠶蔟上的蠶繭，利用氣流產(chǎn)生的正壓將蠶繭從簇的孔格中沖出，還可以利用氣流產(chǎn)生的負(fù)壓將蠶繭從蠶蔟上吸附起來，正壓氣流和負(fù)壓氣流使用相同的通孔，通過切換氣流流動情況來改變蠶繭的收集方式。在該技術(shù)的原理下，21世紀(jì)10年代衍生出同時利用正壓氣流和負(fù)壓氣流兩種技術(shù)手段來共同完成摘繭的設(shè)備，其在蠶蔟一側(cè)用正壓氣流沖擊蠶繭，蠶蔟的另一側(cè)用負(fù)壓氣流吸附蠶繭，如此實(shí)現(xiàn)高效摘繭工作。隨著蠶繭收集市場的逐漸擴(kuò)大，摘繭工作的精細(xì)化和高效率的需求增大，21世紀(jì)10年代出現(xiàn)了能夠利用特定或單一的氣壓技術(shù)來實(shí)現(xiàn)摘繭功能的設(shè)備，用于摘繭的效應(yīng)孔數(shù)量靈活，包括具備單個或多個吸附頭的吸附摘繭設(shè)備、具備成排吹氣孔的沖擊摘繭設(shè)備。與一機(jī)多功能的設(shè)備相比，這樣具備特定或單一功能及多個氣流效應(yīng)孔的設(shè)備具備結(jié)構(gòu)簡單、成本低、效益高的優(yōu)勢。

利用擠壓蠶蔟中孔格內(nèi)的蠶繭的專利技術(shù)，起源于20世紀(jì)70年代的蘇聯(lián)，利用滾輥兩側(cè)的毛刷，隨著滾輥轉(zhuǎn)動，毛刷伸入蠶蔟的孔格，將蠶繭壓出。隨著產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對高效摘繭的需求越來越大，21世紀(jì)初出現(xiàn)了與蠶蔟孔格對應(yīng)的頂凸結(jié)構(gòu)全面覆蓋在滾輥上的設(shè)備，每一次轉(zhuǎn)動滾輥，都能夠成排地壓出蠶蔟上的蠶繭。進(jìn)一步地，在21世紀(jì)10年代出現(xiàn)了滾輥上各個頂凸結(jié)構(gòu)間距可根據(jù)蠶蔟孔格的間距進(jìn)行調(diào)整的摘繭設(shè)備，這樣的摘繭設(shè)備能夠應(yīng)用于更多結(jié)構(gòu)和規(guī)格的蠶蔟；還有指出頂凸結(jié)構(gòu)的凸起高度需要與蠶蔟的孔格高度相適應(yīng)的摘繭設(shè)備，這樣的摘繭設(shè)備能夠有效擠壓出蠶繭，達(dá)到摘繭效率高的效果；還有利用兩個覆有頂凸結(jié)構(gòu)的滾輥依次排列并前后夾持蠶蔟的設(shè)備，這兩個滾輥后方再設(shè)置兩個相同結(jié)構(gòu)的滾輥，同樣作夾持蠶蔟用，即一個蠶蔟將依次通過兩組前后夾擊的覆有頂凸結(jié)構(gòu)的滾輥，使得摘繭效率大大提高。此外，關(guān)于具有成排凸起結(jié)構(gòu)的摘繭設(shè)備，21世紀(jì)初還出現(xiàn)了不同于滾輥擠壓式的板面擠壓式，板面上覆蓋有與蠶蔟孔格對應(yīng)的頂凸結(jié)構(gòu)，工作方式包括板面上的頂凸結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)蠶蔟的孔格向下擠壓和向上頂出蠶繭。頂凸結(jié)構(gòu)的覆蓋形式包括單排的條狀覆蓋和平板全面覆蓋，其中，平板全面覆蓋有與蠶蔟所有孔格一一對應(yīng)的頂凸結(jié)構(gòu)的設(shè)備，在對準(zhǔn)蠶蔟擠壓一次時，即可完成一個蠶蔟上所有蠶繭的采摘工作。所有板面擠壓式的摘繭設(shè)備在21世紀(jì)10年代都發(fā)展出了根據(jù)蠶蔟孔格數(shù)量調(diào)整定量頂凸結(jié)構(gòu)的數(shù)量的技術(shù)手段，使得頂凸結(jié)構(gòu)能夠針對且有效地?cái)D壓蠶繭。2015年之后，工作方式不同的板面擠壓式摘繭設(shè)備在發(fā)展進(jìn)程中有所不同。利用凸起結(jié)構(gòu)向下擠壓蠶蔟上的蠶繭的設(shè)備，在節(jié)省勞動力的需求下，衍生出能夠根據(jù)不同蠶蔟的規(guī)格調(diào)整蠶蔟夾持機(jī)構(gòu)夾持程度的設(shè)備，該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了人力自由和應(yīng)用自由，無需人工固定蠶蔟，適用于各類蠶蔟；在進(jìn)一步提高工作效率的需求下，板面正反兩面均全面覆蓋頂凸結(jié)構(gòu)，如此設(shè)置使得單個板面工作時，能夠同時摘除兩個蠶蔟上所有的蠶繭，相較于以往的摘繭技術(shù)，大大提高了摘繭的速度和效率。利用凸起結(jié)構(gòu)向上頂出蠶蔟上的蠶繭的設(shè)備，在提高蠶繭獲得率的需求下，衍生出在凸起結(jié)構(gòu)頂出蠶繭后，用推板推出被頂出的蠶繭進(jìn)行收集的技術(shù)手段，進(jìn)一步發(fā)展智能系統(tǒng)。該智能系統(tǒng)將檢測到的有蠶繭被頂出的信息傳遞給控制器，控制器才啟動蠶繭收集程序，當(dāng)沒有蠶繭被頂出時，系統(tǒng)也能夠檢測到?jīng)]有蠶繭的信息并將該信息傳遞給控制器，用于控制設(shè)備復(fù)位；用凸起結(jié)構(gòu)壓出蠶繭的過程中，利用頂凸結(jié)構(gòu)擠壓出蠶蔟時，必然會控制該頂凸結(jié)構(gòu)朝向-遠(yuǎn)離蠶蔟作反復(fù)操作。隨著機(jī)械原理廣泛運(yùn)用于各領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)備中，蠶繭收集領(lǐng)域的專利衍生出利用帶輪傳動的機(jī)械驅(qū)動方式來進(jìn)行擠壓蠶繭的摘繭工作。皮帶具備一定寬度和長度，在皮帶上全面覆蓋設(shè)置頂凸結(jié)構(gòu)，處于水平位置并與蠶蔟接觸的皮帶可看作全覆蓋有頂凸結(jié)構(gòu)的平板，當(dāng)皮帶隨著傳動輪轉(zhuǎn)動時進(jìn)行傳動時，移動的頂凸結(jié)構(gòu)向上頂出蠶繭，皮帶傳動還能給蠶蔟提高移動的動力，使得該設(shè)備能夠在皮帶的傳動輪的作用力下，同時實(shí)現(xiàn)頂出蠶繭、移出已被頂出蠶繭的蠶蔟并送入未處理的蠶蔟，該設(shè)備因運(yùn)用帶輪傳動而自然具備穩(wěn)定性高、壽命長的優(yōu)勢，因利用皮帶運(yùn)動來同時實(shí)現(xiàn)采繭和移動蠶蔟而具備進(jìn)一步解放勞動力和實(shí)現(xiàn)高效摘繭的優(yōu)勢。

利用刮動部件直接刮下蠶蔟上的蠶繭的專利技術(shù)，起源于20世紀(jì)70年代的美國，涉及一把帶有梳齒的梳子，傳動輪帶動蠶繭單元移動，排列的梳齒阻擋蠶繭單元上蠶繭的移動，以此將蠶繭從蠶繭單元上摘下。為了獲得一種能夠用于硬質(zhì)等各類不能被卷軸卷起的蠶蔟的刮繭部件，21世紀(jì)誕生了手持帶扒手的耙子定向刮動蠶蔟上的蠶繭，以及自動驅(qū)動多列排布的多把梳子同時刮動多個蠶蔟上的蠶繭，采繭作業(yè)逐步趨向定向采摘和一機(jī)同時采多簇的高效發(fā)展模式。2015年之后，出現(xiàn)了根據(jù)蠶蔟的規(guī)格設(shè)置僅允許穿過空蠶蔟而蠶繭不可穿過的中空結(jié)構(gòu)的采繭設(shè)備，其利用中空結(jié)構(gòu)的空隙與蠶蔟厚薄、蠶繭大小的對應(yīng)關(guān)系，將蠶蔟置于中空結(jié)構(gòu)的一側(cè)，并拉動蠶蔟通過中空結(jié)構(gòu)到其的另一側(cè)，該過程中，蠶繭因無法通過中空結(jié)構(gòu)而只能留在起始位置，此時，中空結(jié)構(gòu)可以看作是刮動機(jī)構(gòu)。還有專利技術(shù)設(shè)置了將穿過中空結(jié)構(gòu)的蠶蔟卷積在滾軸上的結(jié)構(gòu)，滾軸轉(zhuǎn)動可以給蠶蔟提供拉力，也可以收集蠶蔟以提高便利性。蠶蔟和中空結(jié)構(gòu)的形狀需要相對應(yīng)設(shè)置，目前的專利技術(shù)包括波浪形和直線形。

3 結(jié)語

本文通過在全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫和非專利數(shù)據(jù)庫中檢索獲得蠶繭收集技術(shù)的樣本，從申請量年度變化、地域分布、重點(diǎn)申請人、重點(diǎn)技術(shù)分支以及發(fā)展演進(jìn)等方面對蠶繭收集的專利申請情況進(jìn)行了分析，選取了該領(lǐng)域發(fā)展過程中具有代表性的典型技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，有助于審查員充分了解該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)和技術(shù)發(fā)展水平，繼而趨近于本領(lǐng)域技術(shù)人員，一定程度上幫助審查員在今后的審查工作中把握案情實(shí)質(zhì)，提高審查效率和質(zhì)量。