血型分析仪全球专利技术发展态势研究

赖鹏飞 刘兰菊 王学琴 张洁品 深圳市爱康生物科技股份有限公司 （广东 深圳 518118）

内容提要： 检索全球范围内血型分析仪相关专利，对检索出的专利进行逐一地阅读、去噪和标引，将与血型检测仪器相关的专利从技术、产品类型、功效等维度进行标引。对血型分析仪相关专利进行宏观态势分析，绘制专利申请趋势图，全球专利技术来源地分布，全球专利受理局分布，国内地域分布，全球申请人排名以及国内申请人排名等图表。对血型分析仪技术领域及功效分布情况进行专利情报分析，阐明血型分析仪行业发展情况和专利布局情况，以期对我国血型检测仪器领域的持续发展提供参考和指引。

随着输血行业标准化管理及各国政府对输血安全性的重视，全自动血型分析仪的应用愈加广泛。通过专利情报分析可以从侧面反映产业的创新能力、科技水平和市场前景，为血型分析仪全自动化、智能化研究提供参考。本文从对全球血型分析仪相关专利进行情报分析，以期对我国血型检测仪器领域的持续发展提供参考和指引。

1.检索及数据说明

从血型分析仪整机、血型、穿刺、离心、孵育、判读以及申请人、分类号（G01N33/80、B25J）等方向归纳关键词，构建检索式，并通过黑马天启himmpat数据库检索全球范围内相关专利，检索终止时间为2022年11月10日。共检索出专利3621项，1366组，逐一阅读标引去噪得到与血型分析仪相关的专利共有759项，427组。

此处对本文中出现的术语，给出解释。

项：同一个发明专利会存在两个文本，分别为授权前的公开文本和授权后的授权文本，通过申请号合并得到真正的专利量，即1项专利为1个专利方案。统计专利申请趋势、各个国家专利分布时，采用申请号计数（项）。

组：同一个专利技术可能在多个国家或地区提出专利申请，则在进行专利技术标引、技术分析以及专利技术统计时，采用专利数据库中合并同族（简单同族和扩展同族）的功能，将同一技术在多个国家申请的多件专利合并计为1组专利。

专利族：是基于同一优先权文件，在不同国家或地区多次申请、公布或批准的内容相同或基本相同的一组专利文献。在同一个专利族中，专利族成员以共同的一个或几个专利申请为优先权的为简单专利族。在同一个专利族中，每个专利族成员与该组中的至少一个其他专利族成员至少共同以一个专利申请为优先权的为扩展专利族。

2.血型分析仪专利申请趋势

由图1可知，2002年以前，主要为国外申请，偶尔出现批量专利的布局，多为同一申请人在多国批量申请的专利族。最早一批血型分析仪专利是上世纪60年代法国国家科学研究中心在法国、美国、德国、日本、英国、加拿大等14个国家布局的专利，该专利公开了血液样品加样、混匀、离心、光度测量等一系列自动化检测血型的机械模块及操作。

图1.血型分析仪专利申请趋势

2002 年后，我国陆续开展此领域的专利布局申请。2002～2008年期间，国内体外诊断医疗器械公司陆续成立，处于产业初创期，国内专利申请处于萌芽期，年均申请量仅2件，2/3的专利来自国内企业，1/3的专利为国际巨头（如奥森多、贝克曼）在中国的专利布局。随着少量的国外先进设备和技术的引进，部分国内企业开始进行消化吸收创新，其中，爱康生物作为国内企业，率先在2003年申请了首件中国本土自主研发的全自动血型分析仪专利，为国产全自动血型分析仪的研发及技术创新打下基础。

2009～2017年，全球血型分析仪专利申请呈锯齿状上升，在2017年达历史最高。此阶段，国家推行一系列医疗器械国产替代扶持计划。如，2011年国务院发布的《工业转型升级规划（2011～2015年）》先进医疗设备创制造方面，部署核心部件与共性关键技术研究，重点突破主要以来进口的数字医学设备、紧密医疗器械等产品，在2015年，培育50个以上掌握核心技术、形成较大市场规模的医疗设备产品[1]；2015年国务院发布的《中国制造2025》中指出“提高医疗器械的创新能力和产业化水平”[2]；2016年《十三五国家战略性新兴产业发展规划》中明确指出“提升生物医学工程发展水平。深化生物医学工程技术与信息技术融合发展，加快行业规制改革，积极开发新型医疗器械，推广应用高性能医疗器械”[3]。在完善的制度推进下，爱康生物、长光华医、艾德康和贝索等国内医疗器械企业通过自主研发，相继于2015～2017年获得国产全自动血型分析仪注册证，国产血型分析仪相关技术研究成果显著，促进国内专利申请的大幅提升。

2018年至今，大量国产仪器面市，国产替代在不断加速，血型分析仪相关技术日趋成熟，专利数据量逐年趋于稳定，国内专利申请量在全球范围内占比最高，并且专利申请主要源于国内企业。

3.地域分布

3.1 全球专利技术来源地分布

如图2所示，在2010年之前，血型分析仪技术主要来源与美国、法国、西班牙以及德国等西方发达国家，2010年之后，中国科技进步显著，逐渐重视血型分析仪器方面的研究，专利申请量大，位居全球第一，遥遥领先美国。由此可见，血型分析仪技术研究存在各国发展不平衡的态势，技术发展前期，主要掌握在美国等发达国家手中，呈现出一枝独秀，而近些年我国发展迅速，大量血型检测相关企业逐渐进入该细分领域市场，国内申请人的专利申请数量突飞猛进，属于技术上升期。

图2.全球专利技术来源地分布

3.2 全球专利受理局分布

专利具有地域性，在专利受理局所在国家/地区内受到保护，从血型分析仪的专利受理局分布能够反映出血型分析仪的目标市场，侧面反映出该国的市场容量和发展前景，凸显各国的行业竞争力。

如图3所示，血型分析仪专利布局呈现百花齐放的势态，可见血型分析仪的销售市场遍布全球，主要目标市场为中国、美国、日本、欧洲、德国、加拿大等地区。基立福、奥森多（奥索）等血型分析仪产业巨头，同一个技术会同时在多个国家进行专利申请，形成大范围内的国际保护。

图3.血型分析仪全球专利受理局分布

具体来看，美国作为全球经济最为发达的国家，早期既在体外诊断领域颇有研究，拥有较多实力优异的血型分析企业。当前，中国专利局受理的专利数量最多，一方面，随着我国科技发展，国内涌现出大量体外诊断医疗器械企业，投入血型分析仪产品研发，加之国民知识产权保护意识的提升，企业优先在国内布局专利；另一方面，中国人口多，对用血安全重视度高，中国的行业发展前景较广，因此21世纪后，贝克曼、奥森多、基立福等公司的血型分析产品进入中国市场，并伴随着相关国外申请人在中国的专利布局。

3.3 国内地域分布

如图4所示，血型分析仪国内地域分布中，主要专利产自江苏、广东和山东等东部沿海城市。起初国内血型分析仪产品主要依靠进口，沿海城市进出口便利，最先接触国外先进技术，并且，国家大力推动沿海地区的科技发展，尤其是广东省的深圳、汕头等经济特区，具有机械电子类方面的技术基础和企业优惠政策，有利于机械类企业的发展。

图4.血型分析仪国内地域分布

2015年江苏人民政府根据《国务院关于推进文化创意和设计服务与相关产业融合发展的若干意见》精神，发布加快提升文化创意和设计服务产业发展水平的意见，指出“苏州、镇江、徐州发展消费电子、医疗器械、文体用品设计产业集群，着力打造一批具有本地优势和较强竞争力的工业设计龙头企业及品牌产品，形成一批高附加值的知识产权”[4]。对江苏血型分析仪的研究和专利输出提供政策基础。

4.申请人排名

4.1 全球申请人排名

如图5所示，全球申请人排名中，排名靠前的有美国奥森多（专利检索系统中将“ORTHO”翻译为“奥索”）、西班牙基立福以及中国的长光华医、爱康生物、艾德康生物、贝索生物。其中，奥森多临床诊断有限公司以110余件专利申请量位居全球第一，专利申请总量遥遥领先，该公司专利早在2000年之前就有大量的专利布局。其余排名前几的申请人中授权专利占比较高，尤其是苏州长光华医和爱康生物，两位申请人分别从2011年和2012年才开始血型分析仪相关专利的布局，几年时间里，专利量已位居前五，可见两家公司在血型分析仪方面的研发投入高，研究成果显著，专利主要涉及抓手、加样、穿刺以及孵育等技术。

图5.全球申请人排名

4.2 国内申请人排名

在血型分析仪专利申请量国内申请人排名（见图6）中，排名前十的就有4位来自江苏省，分别是苏州长光华医（排名第一）、江苏贝索生物（排名第四）、苏州苏大赛尔免疫（排名第五）以及中科院苏州医学研究所（排名第六），由此也可验证前述国内地域分布中江苏排名第一，进一步说明江苏出台的一系列医疗器械政策为企业提供了良好的经营和研发环境。其次，深圳市爱康生物专利申请量国内第二，中山生物专利申请量国内第七。山东省的企业中，烟台艾德康生物和烟台德迈生物也有一些专利申请。总体来看，申请人排名与地域分布相吻合，除了江苏省以外，目前国内血型分析仪技术依然是掌握在少数企业手中，该企业的发展几乎直接反映了所在省份该的行业发展情况，可见，多数省份血型分析市场还存在竞争空间，鼓励新型企业对血型分析仪技术方面的研发投入。

图6.国内申请人排名

5.主要技术领域分布

对技术-功效进行交叉分析，能够摸清针对不同市场需求目前已有的解决方案，辨明技术“热点”和“空白点”。本文将与血型分析仪器相关的专利从技术、产品类型、功效等维度进行标引，根据标引结果绘制出如图7技术-功效环形关系图。

图7.技术-功效环形关系图(注：粉色球表示功效，其余颜色的球表示技术，球体越大表示该技术或功效的专利越多)

全面描述整机方案的专利占比最多，主要为采用自动化程度高的仪器代替人工检测，提高了血型检测的效率和准确率；其次，离心、加样以及判读作为影响血型检测的关键步骤，也是血型分析仪的研究重点；此外，随着微柱凝胶卡的广泛应用，针对微柱凝胶法血型分析仪中配套使用的抓卡、抓手和穿刺结构的专利也相继问世。

从图7中功效分布来看，效率、准确率以及简化结构是当前血型分析仪的研究热点，对于系统的使用寿命、安全性、仪器维护、故障识别以及离心机的减震降噪则仅有少量专利产出，属于血型检测行业的空白点。

6.小结

血型是人体的一种遗传性状，是红细胞、白细胞及血小板等各种组织细胞和各种体液成分的抗原、抗体差异，不同血型的血液进入人体后，人体产生免疫排斥，导致溶血反应。因此，进行输血治疗前必须对受血者和献血者的血液标本进行血型检测和交叉配血等试验，避免发生免疫排斥，保证临床用血安全[5]。

传统的血型鉴定方法为手工盐水凝集法，包括试管法和玻片法，通过在室温条件下将已知IgM抗体与红细胞悬液加入到试管或玻片上，通过观察絮凝反应结果来检测血型。这种检测方法操作简单，但容易受到环境的影响，实验敏感性差，对弱反应无法检测，通过人工判读结果，对检测人员的临床经验要求高[6]。

上世纪末，微孔板法和微柱凝胶法相继出现，提高了血型检测的特异性和检测效率。微孔板法是采用透明的96或48微孔板作为样本载体，发生凝集反应的红细胞絮凝至微孔板底部，在微孔板底部形成圆点。微孔板分为U型微孔板和V型微孔板两类。U型微孔板检测采用常规的血型检测方法结合数字化图像处理系统，实现血型自动判读；V型微孔板检测，微孔的孔壁呈阶梯状，阶梯的宽度和一个红细胞的直径相近，阶梯的高度大于一个红细胞的长度，若发生红细胞凝集反应，红细胞絮凝物落在阶梯上，分布在孔壁上，若未发生红细胞絮凝反应，则红细胞顺着阶梯落入孔底，同样采用数字化图像处理系统实现血型的自动判读[7]。

微柱凝胶技术是获批美国FDA的血型检测技术，在为微柱管中添加加入葡聚糖凝胶和特异性抗体，通过调节微柱管中的葡聚糖凝胶浓度，来控制分子筛孔径大小，使得凝胶微柱仅允许通过单个红细胞[8]。实验中，将红细胞悬液加入微柱管中，混匀，离心，发生凝集反应的红细胞浮于凝胶柱上端，未发生絮凝反应的游离红细胞通过凝胶微柱，位于凝胶微柱下端。

与传统的手工盐水凝集法不同，早期的微孔板法和微柱凝胶法可配套使用半自动血型分析仪，包括加样器和判读仪。采用加样器进行自动化加样，实验结果由判读仪自动判读，无需人眼观察，一定程度上提高了血型检测效率，避免人工判读错误。但在半自动血型分析仪检测过程中的孵育和离心等步骤依然需要人工参与，需要实验室额外配置恒温箱和离心机等设备，自动化程度仍需提高[9]。

近年来，随着国内外自动化技术的发展，在半自动血型分析仪的基础上进一步优化，研制出全自动化血型分析仪。全自动血型分析仪将条码读取、加样、孵育、离心、振荡及判读等检测全过程一体化，实现了流程上的自动化、简便化、规范化、标准化，也有效避免了人为因素的干扰，降低了血型检测的错误率、漏检率[10-12]。

血型检测作为临床输血前的重要保障，全自动血型分析技术的市场需求度高，是体外诊断领域重要的一个分支。经过前述对血型分析仪专利情报的分析，我国对于血型分析仪的研究起步较晚，虽然近些年在爱康生物、贝索以及长光华医等众多国内企业的不懈努力下，国内专利申请量位居全球第一，但从申请人排名上看，大量专利技术依然掌握在国外体外诊断巨头手中。因此，国内企业依然需要在技术创新上不断革新，加大研发投入，专利申请上加强海外专利布局，多地域形成技术保护。

在专利技术构成及技术功效分布方面，专利主要集中在整机方面，采用高自动化程度的仪器代替人工检测，提高血型检测的效率和准确率；离心、加样以及判读作为影响血型检测的关键步骤，也是血型分析仪的研究重点。效率、准确率以及简化结构是当前血型分析仪的研究热点，对于系统的使用寿命、安全性、仪器维护、故障识别以及离心机的减震降噪则仅有少量专利产出，属于血型检测行业的空白点。建议企业在后续产品研发中能够抓住研究热点，探索行业空白点，寻找技术突破口。