菲莫國(guó)際加熱不燃燒煙具專利的分析

黃運(yùn)東

摘 要：從技術(shù)功效和技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)兩個(gè)方面對(duì)菲莫國(guó)際加熱不燃燒煙具在中國(guó)的專利進(jìn)行分析，結(jié)果表明，加熱組件的結(jié)構(gòu)及其控制等是菲莫國(guó)際發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù)分支，改善抽吸體驗(yàn)、便于使用等則是其研發(fā)熱點(diǎn)。縱向來(lái)看，菲莫國(guó)際加熱不燃燒煙具在中國(guó)的專利技術(shù)發(fā)展先后經(jīng)歷了探索發(fā)展階段、小型化階段和性能提升階段。基于此，國(guó)內(nèi)煙草行業(yè)可通過(guò)技術(shù)差異化研究策略，獲得具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的加熱不燃燒煙草制品產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：加熱不燃燒;菲利普莫里斯;專利

“吸煙有害健康”——煙草從業(yè)者致力解決的問(wèn)題，直到以加熱不燃燒煙草制品為代表的新型煙草制品的出現(xiàn)，才在平靜的湖面上蕩起漣漪。各大跨國(guó)煙草公司為適應(yīng)煙草制品發(fā)展的新形勢(shì)紛紛推出新型煙草制品，積極進(jìn)行專利布局。以菲莫國(guó)際為例，其針對(duì)加熱不燃燒煙具、煙支技術(shù)已形成較為完備的專利布局，并仍在持續(xù)申請(qǐng)新專利，以維持技術(shù)和產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。因而，為了降低相關(guān)產(chǎn)品上市的侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)，有必要研究分析各大跨國(guó)公司的專利技術(shù)布局。本文就菲莫國(guó)際在中國(guó)申請(qǐng)的與加熱不燃燒煙具相關(guān)的專利從微觀角度加以分析，以期對(duì)國(guó)內(nèi)加熱不燃燒煙草制品的發(fā)展有所幫助。

1 加熱不燃燒煙具的專利技術(shù)功效分析

該部分對(duì)截止2018年8月6日的菲莫國(guó)際在中國(guó)申請(qǐng)的與加熱不燃燒煙具相關(guān)的專利進(jìn)行標(biāo)引統(tǒng)計(jì)分析，以全面了解菲莫國(guó)際的加熱不燃燒煙具的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r。其中，在中國(guó)已申請(qǐng)的專利數(shù)量約為

125件。

1.1 加熱不燃燒煙具相關(guān)專利的技術(shù)分布

整體來(lái)看，基于專利技術(shù)的改進(jìn)對(duì)象，與煙具相關(guān)的中國(guó)專利申請(qǐng)主要涉及14個(gè)技術(shù)分支（參見(jiàn)圖1-1），具體為加熱結(jié)構(gòu)/控制、氣霧形成基質(zhì)的保持、充電單元、氣流通道、氣霧形成制品的識(shí)別、連接機(jī)構(gòu)、抽吸檢測(cè)、氣溶膠檢測(cè)、電源管理/檢測(cè)、用戶識(shí)別、清潔元件、煙支提取、煙桿外殼、絕熱結(jié)構(gòu)等。其中，連接機(jī)構(gòu)包括數(shù)據(jù)間的連接、煙桿與充電單元間的機(jī)械連接以及器具元件的連接等;電源管理/檢測(cè)主要涉及電源的設(shè)置方式、電源的充放電形式以及電源的老化檢測(cè)等。

在這14個(gè)技術(shù)分支中，無(wú)論是在2014年IQOS上市之前，還是上市之后，加熱組件的結(jié)構(gòu)與控制始終是發(fā)展的重點(diǎn)，數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他技術(shù)分支，主要原因在于加熱組件的結(jié)構(gòu)與控制直接決定著抽吸體驗(yàn)的好壞。此外，氣溶膠形成基質(zhì)的保持、氣溶膠形成制品的識(shí)別、充電單元、氣溶膠檢測(cè)和用戶識(shí)別等技術(shù)分支在近年來(lái)也得到快速發(fā)展，以致力于對(duì)煙具的功能優(yōu)化，尤其是“用戶識(shí)別”技術(shù)，其是近年來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù)，以期體現(xiàn)煙具的專屬特性。盡管如此，煙支提取、氣流通道和絕熱結(jié)構(gòu)等技術(shù)分支也不能被忽視，細(xì)節(jié)往往決定成敗。

1.2 加熱不燃燒煙具相關(guān)專利的技術(shù)功效概況

各專利技術(shù)所帶來(lái)的技術(shù)效果主要有改善抽吸體驗(yàn)、減少有害物、降低成本、便于使用、延長(zhǎng)器具使用壽命、便于制造、降低能量損耗、降低基質(zhì)燃燒風(fēng)險(xiǎn)、改善加熱效率、提高氣溶膠形成制品識(shí)別的可靠性、提供充電的可靠性/效率、提高煙具的安全性、提高抽吸檢測(cè)的可靠性等，具體參見(jiàn)圖1-2。其中，改善抽吸體驗(yàn)主要涉及氣溶膠釋放的均勻性和釋放時(shí)間、清潔頻率及相關(guān)檢測(cè)的靈敏度等;便于使用主要涉及煙具的小型化、充電操作及系統(tǒng)操作的便利性等;延長(zhǎng)器具使用壽命主要涉及加熱組件及電池的耐用性等;便于制造主要涉及煙具結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化等;降低能量損耗主要涉及電力消耗和熱量損失等。

根據(jù)圖1-2所示，橫向來(lái)看，加熱結(jié)構(gòu)及控制是煙具發(fā)展的主要技術(shù)分支，其涉及技術(shù)效果的多個(gè)方面，但主要致力于改善抽吸體驗(yàn)、延長(zhǎng)煙具使用壽命和降低基質(zhì)燃燒風(fēng)險(xiǎn)等，而對(duì)于提高煙具安全性和抽吸檢測(cè)的可靠性等則甚少涉及。此外，氣溶膠形成基質(zhì)的保持主要致力于改善抽吸體驗(yàn)，充電單元主要致力于提高充電的可靠性和效率、以及提高使用的便利性。對(duì)于其他技術(shù)分支，在其涉及的技術(shù)效果方面僅有零星分布。

縱向來(lái)看，改善抽吸體驗(yàn)是重點(diǎn)研發(fā)方向，除了在加熱結(jié)構(gòu)/控制、氣溶膠形成基質(zhì)的保持等方面改善抽吸體驗(yàn)外，還在氣流通道、抽吸檢測(cè)、氣溶膠檢測(cè)、煙支提取等方面對(duì)其進(jìn)行改善。而針對(duì)改善抽吸體驗(yàn)之外的研發(fā)方向，主要涉及便于使用、延長(zhǎng)煙具的使用壽命、降低成本等。其中，便于使用主要通過(guò)加熱結(jié)構(gòu)/控制、充電單元和電源管理/檢測(cè)等方面的優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn);延長(zhǎng)煙具的使用壽命主要通過(guò)加熱結(jié)構(gòu)/控制等方面的優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn);而降低成本的實(shí)現(xiàn)方式則較為均衡。

而對(duì)于IQOS上市之后的專利申請(qǐng)，技術(shù)功效具有新特點(diǎn)（參見(jiàn)圖1-3），如相較于提供充電可靠性/效率，更注重于通過(guò)對(duì)充電單元的改進(jìn)提高煙具使用的便利性;相較于氣流通道，更傾向于通過(guò)對(duì)氣溶膠檢測(cè)的優(yōu)化來(lái)改善抽吸體驗(yàn)。此外，菲莫國(guó)際也更加重視提高氣溶膠形成制品識(shí)別的可靠性以及器具的用戶識(shí)別功能。

據(jù)此，針對(duì)煙具，菲莫國(guó)際當(dāng)前發(fā)展的重點(diǎn)技術(shù)分支涉及加熱組件的結(jié)構(gòu)及其控制、氣溶膠形成基質(zhì)的保持以及充電單元等，而改善抽吸體驗(yàn)、便于使用等則是當(dāng)前發(fā)展的技術(shù)熱點(diǎn)。值得注意的是，菲莫國(guó)際在部分技術(shù)功效領(lǐng)域鮮有涉足，例如：通過(guò)充電單元的優(yōu)化來(lái)提高煙具的安全性，通過(guò)氣溶膠檢測(cè)、抽吸檢測(cè)的優(yōu)化來(lái)提高器具使用的便利性等，具體可參見(jiàn)圖1-2中標(biāo)注的技術(shù)空白區(qū)。

2 加熱不燃燒煙具的專利技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)

基于上述技術(shù)功效分析，縱觀菲莫國(guó)際的專利申請(qǐng)，加熱不燃燒煙具在中國(guó)的專利技術(shù)發(fā)展大致經(jīng)歷了探索發(fā)展階段、小型化階段和性能提升階段，具體參見(jiàn)圖2-1。

其中，與煙具相關(guān)的最早的中國(guó)專利申請(qǐng)是1994年2月申請(qǐng)的CN00121723.2，該申請(qǐng)致力于減少煙塵在可重復(fù)使用外加熱元件上的集聚，以改善氣溶膠的品質(zhì)。但真正拉開(kāi)加熱不燃燒專利技術(shù)快速發(fā)展序幕的是2006年申請(qǐng)的兩個(gè)專利（參見(jiàn)圖2-1）：CN200680036218.6（CN101277622B）、CN200680036169.6（CN101277623B，已失效），其為加熱不燃燒煙具的發(fā)展指明了方向。其中，CN200680036218.6保護(hù)了外加熱煙具的雛形：容納煙支的腔室內(nèi)的溫度在160℃到200℃的范圍內(nèi)，器具外表面的溫度在40℃以下。CN200680036169.6保護(hù)了更接近于當(dāng)前內(nèi)加熱煙具的一種形態(tài)：加熱裝置包括加熱器桿和加熱器盤，以將煙草塊加熱到150℃到220℃的范圍內(nèi)。

隨后，菲莫國(guó)際致力于煙具的小型化，以提高煙具使用的便利性，代表性專利是：2009年申請(qǐng)的CN200980110074.8（CN101977522B）及其分案CN201210007866.6（CN102551217B）、2010年申請(qǐng)的CN201080048977.0（CN102595943B）及其分案CN201510173883.0（CN104886775A）、2011年申請(qǐng)的CN201180062601.X（CN103281920B）。其中，CN200980110074.8、CN201210007866.6通過(guò)測(cè)量加熱元件的電阻率導(dǎo)出加熱元件的實(shí)際溫度，以避免對(duì)溫度傳感器的需要，達(dá)到簡(jiǎn)化器具結(jié)構(gòu)，降低基質(zhì)熱解或燃燒風(fēng)險(xiǎn)的目的。CN201080048977.0、CN201510173883.0是CN200980110074.8、CN201210007866.6測(cè)溫方式的具體體現(xiàn)，其通過(guò)在加熱元件的電絕緣襯底上設(shè)置既用作電阻加熱器又用作溫度傳感器的導(dǎo)電軌跡，簡(jiǎn)化器具結(jié)構(gòu)，以減小器具尺寸。而CN201180062601.X是煙具小型化里程碑式的專利，其將用于發(fā)煙系統(tǒng)的電源分成主電源和發(fā)煙設(shè)備中的次級(jí)電源，以減小發(fā)煙設(shè)備尺寸，最終形成了分體式發(fā)煙系統(tǒng)。

在基本實(shí)現(xiàn)煙具小型化后，菲莫國(guó)際將研發(fā)重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到煙具性能的提升，并申請(qǐng)了諸如減少煙具清潔次數(shù)的提取器專利CN201280063987.0（CN103997922B）、煙具自清潔專利CN201280065324.2（CN104023574B）、CN201710122003.6（CN106858723A）、剩余電量能否抽吸一支煙專利CN201510695246.X（CN105342009B）、

降低基質(zhì)燃燒風(fēng)險(xiǎn)的加熱控制專利CN201510908619.7（CN105446393B）、改善氣溶膠釋放均勻性的溫度曲線專利CN201380037681.2（CN104470386B）、

CN201710812232.0（CN107692316A）等，以改善氣溶膠的抽吸品質(zhì);還申請(qǐng)了諸如給進(jìn)入的空氣氣流預(yù)熱以減少熱量損失的專利CN201280070578.3（CN104135881B）、提高分體式器具充電可靠性的專利CN201280069189.9（CN104105417B）、CN201280070346.8（CN104135880B）、提高分體式器具充電速度的專利CN201380044030.6（CN104584366B）、CN201710682891.7（CN107453430A）、以及延長(zhǎng)器具使用壽命的加熱器專利CN201380037693.5（CN104470387B）等，以全面提升器具的使用體驗(yàn)。至此，菲莫國(guó)際對(duì)加熱不燃燒煙具的相關(guān)專利布局基本完成，上市了第一代加熱不燃燒煙草制品IQOS，并大獲成功。

3 加熱不燃燒器具的技術(shù)布局建議

通過(guò)對(duì)菲莫國(guó)際專利申請(qǐng)的技術(shù)分布和專利技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)的分析可知，菲莫國(guó)際已經(jīng)在加熱組件的結(jié)構(gòu)及其控制用于改善抽吸體驗(yàn)等方面進(jìn)行了深入研究，并布局了大量專利，因而在進(jìn)行加熱不燃燒器具的技術(shù)布局時(shí)，可在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步的改進(jìn)，以期獲得更好的效果。而在加熱組件的結(jié)構(gòu)及其控制用于改善加熱效率等較少涉及或鮮有涉及的基礎(chǔ)技術(shù)方面則應(yīng)當(dāng)作重點(diǎn)研究，以形成產(chǎn)品的自身優(yōu)勢(shì)。對(duì)于諸如識(shí)別、氣溶膠檢測(cè)、抽吸檢測(cè)等煙具輔助技術(shù)，則應(yīng)當(dāng)作前瞻性研究，以完善相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)備。此外，較好的抽吸體驗(yàn)、便利的使用是煙具的根本性需求，其應(yīng)當(dāng)是持續(xù)性的技術(shù)研發(fā)熱點(diǎn)。

對(duì)于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)注意規(guī)避以下技術(shù)手段：（1）加熱元件采用使其既能夠用作電阻加熱器又用作溫度傳感器的材料;（2）通過(guò)加熱元件電阻率的變化反映加熱元件的實(shí)際溫度的測(cè)溫方式;（3）加熱元件的清潔溫度高于氣溶膠產(chǎn)生溫度;（4）電源的剩余電量低于預(yù)定閾值時(shí)，停止加熱元件的電量供給;（5）每個(gè)加熱階段均設(shè)置閾值電力水平;（6）產(chǎn)生氣溶膠的加熱元件的溫度上升→下降→上升;（7）在電流通過(guò)加熱元件的加熱部分和保持部分時(shí)，用于加熱氣溶膠基質(zhì)的加熱部分的溫度大于用于安裝保持加熱元件的保持部分的溫度。

4 小結(jié)

菲莫國(guó)際針對(duì)加熱不燃燒技術(shù)申請(qǐng)了大量專利，為加熱不燃燒制品IQOS的上市制定了嚴(yán)密的專利攻防體系，以保證IQOS的性能優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)地位。盡管如此，結(jié)合專利無(wú)效策略，基于技術(shù)的差異化研究，仍然可以獲得具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的加熱不燃燒煙草制品。