菲莫國際加熱不燃燒煙具專利的分析
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摘 要：從技術功效和技術發展脈絡兩個方面對菲莫國際加熱不燃燒煙具在中國的專利進行分析，結果表明，加熱組件的結構及其控制等是菲莫國際發展的重點技術分支，改善抽吸體驗、便于使用等則是其研發熱點?？v向來看，菲莫國際加熱不燃燒煙具在中國的專利技術發展先后經歷了探索發展階段、小型化階段和性能提升階段。基于此，國內煙草行業可通過技術差異化研究策略，獲得具有自主知識產權的加熱不燃燒煙草制品產品。
關鍵詞：加熱不燃燒;菲利普莫里斯;專利
“吸煙有害健康”——煙草從業者致力解決的問題，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，才在平靜的湖面上蕩起漣漪。各大跨國煙草公司為適應煙草制品發展的新形勢紛紛推出新型煙草制品，積極進行專利布局。以菲莫國際為例，其針對加熱不燃燒煙具、煙支技術已形成較為完備的專利布局，并仍在持續申請新專利，以維持技術和產品優勢。因而，為了降低相關產品上市的侵權風險，有必要研究分析各大跨國公司的專利技術布局。本文就菲莫國際在中國申請的與加熱不燃燒煙具相關的專利從微觀角度加以分析，以期對國內加熱不燃燒煙草制品的發展有所幫助。
1 加熱不燃燒煙具的專利技術功效分析
該部分對截止2018年8月6日的菲莫國際在中國申請的與加熱不燃燒煙具相關的專利進行標引統計分析，以全面了解菲莫國際的加熱不燃燒煙具的技術發展狀況。其中，在中國已申請的專利數量約為
125件。
1.1 加熱不燃燒煙具相關專利的技術分布
整體來看，基于專利技術的改進對象，與煙具相關的中國專利申請主要涉及14個技術分支（參見圖1-1），具體為加熱結構/控制、氣霧形成基質的保持、充電單元、氣流通道、氣霧形成制品的識別、連接機構、抽吸檢測、氣溶膠檢測、電源管理/檢測、用戶識別、清潔元件、煙支提取、煙桿外殼、絕熱結構等。其中，連接機構包括數據間的連接、煙桿與充電單元間的機械連接以及器具元件的連接等;電源管理/檢測主要涉及電源的設置方式、電源的充放電形式以及電源的老化檢測等。
在這14個技術分支中，無論是在2014年IQOS上市之前，還是上市之后，加熱組件的結構與控制始終是發展的重點，數量上遠遠超過其他技術分支，主要原因在于加熱組件的結構與控制直接決定著抽吸體驗的好壞。此外，氣溶膠形成基質的保持、氣溶膠形成制品的識別、充電單元、氣溶膠檢測和用戶識別等技術分支在近年來也得到快速發展，以致力于對煙具的功能優化，尤其是“用戶識別”技術，其是近年來發展的重點技術，以期體現煙具的專屬特性。盡管如此，煙支提取、氣流通道和絕熱結構等技術分支也不能被忽視，細節往往決定成敗。
1.2 加熱不燃燒煙具相關專利的技術功效概況
各專利技術所帶來的技術效果主要有改善抽吸體驗、減少有害物、降低成本、便于使用、延長器具使用壽命、便于制造、降低能量損耗、降低基質燃燒風險、改善加熱效率、提高氣溶膠形成制品識別的可靠性、提供充電的可靠性/效率、提高煙具的安全性、提高抽吸檢測的可靠性等，具體參見圖1-2。其中，改善抽吸體驗主要涉及氣溶膠釋放的均勻性和釋放時間、清潔頻率及相關檢測的靈敏度等;便于使用主要涉及煙具的小型化、充電操作及系統操作的便利性等;延長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構的簡化等;降低能量損耗主要涉及電力消耗和熱量損失等。
根據圖1-2所示，橫向來看，加熱結構及控制是煙具發展的主要技術分支，其涉及技術效果的多個方面，但主要致力于改善抽吸體驗、延長煙具使用壽命和降低基質燃燒風險等，而對于提高煙具安全性和抽吸檢測的可靠性等則甚少涉及。此外，氣溶膠形成基質的保持主要致力于改善抽吸體驗，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。對于其他技術分支，在其涉及的技術效果方面僅有零星分布。
縱向來看，改善抽吸體驗是重點研發方向，除了在加熱結構/控制、氣溶膠形成基質的保持等方面改善抽吸體驗外，還在氣流通道、抽吸檢測、氣溶膠檢測、煙支提取等方面對其進行改善。而針對改善抽吸體驗之外的研發方向，主要涉及便于使用、延長煙具的使用壽命、降低成本等。其中，便于使用主要通過加熱結構/控制、充電單元和電源管理/檢測等方面的優化來實現;延長煙具的使用壽命主要通過加熱結構/控制等方面的優化來實現;而降低成本的實現方式則較為均衡。
而對于IQOS上市之后的專利申請，技術功效具有新特點（參見圖1-3），如相較于提供充電可靠性/效率，更注重于通過對充電單元的改進提高煙具使用的便利性;相較于氣流通道，更傾向于通過對氣溶膠檢測的優化來改善抽吸體驗。此外，菲莫國際也更加重視提高氣溶膠形成制品識別的可靠性以及器具的用戶識別功能。
據此，針對煙具，菲莫國際當前發展的重點技術分支涉及加熱組件的結構及其控制、氣溶膠形成基質的保持以及充電單元等，而改善抽吸體驗、便于使用等則是當前發展的技術熱點。值得注意的是，菲莫國際在部分技術功效領域鮮有涉足，例如：通過充電單元的優化來提高煙具的安全性，通過氣溶膠檢測、抽吸檢測的優化來提高器具使用的便利性等，具體可參見圖1-2中標注的技術空白區。
2 加熱不燃燒煙具的專利技術發展脈絡
基于上述技術功效分析，縱觀菲莫國際的專利申請，加熱不燃燒煙具在中國的專利技術發展大致經歷了探索發展階段、小型化階段和性能提升階段，具體參見圖2-1。
其中，與煙具相關的最早的中國專利申請是1994年2月申請的CN00121723.2，該申請致力于減少煙塵在可重復使用外加熱元件上的集聚，以改善氣溶膠的品質。但真正拉開加熱不燃燒專利技術快速發展序幕的是2006年申請的兩個專利（參見圖2-1）：CN200680036218.6（CN101277622B）、CN200680036169.6（CN101277623B，已失效），其為加熱不燃燒煙具的發展指明了方向。其中，CN200680036218.6保護了外加熱煙具的雛形：容納煙支的腔室內的溫度在160℃到200℃的范圍內，器具外表面的溫度在40℃以下。CN200680036169.6保護了更接近于當前內加熱煙具的一種形態：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。 隨后，菲莫國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年申請的CN200980110074.8（CN101977522B）及其分案CN201210007866.6（CN102551217B）、2010年申請的CN201080048977.0（CN102595943B）及其分案CN201510173883.0（CN104886775A）、2011年申請的CN201180062601.X（CN103281920B）。其中，CN200980110074.8、CN201210007866.6通過測量加熱元件的電阻率導出加熱元件的實際溫度，以避免對溫度傳感器的需要，達到簡化器具結構，降低基質熱解或燃燒風險的目的。CN201080048977.0、CN201510173883.0是CN200980110074.8、CN201210007866.6測溫方式的具體體現，其通過在加熱元件的電絕緣襯底上設置既用作電阻加熱器又用作溫度傳感器的導電軌跡，簡化器具結構，以減小器具尺寸。而CN201180062601.X是煙具小型化里程碑式的專利，其將用于發煙系統的電源分成主電源和發煙設備中的次級電源，以減小發煙設備尺寸，最終形成了分體式發煙系統。
在基本實現煙具小型化后，菲莫國際將研發重點轉移到煙具性能的提升，并申請了諸如減少煙具清潔次數的提取器專利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）、
降低基質燃燒風險的加熱控制專利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;還申請了諸如給進入的空氣氣流預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。至此，菲莫國際對加熱不燃燒煙具的相關專利布局基本完成，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布局建議
通過對菲莫國際專利申請的技術分布和專利技術發展脈絡的分析可知，菲莫國際已經在加熱組件的結構及其控制用于改善抽吸體驗等方面進行了深入研究，并布局了大量專利，因而在進行加熱不燃燒器具的技術布局時，可在現有技術的基礎上作進一步的改進，以期獲得更好的效果。而在加熱組件的結構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技術方面則應當作重點研究，以形成產品的自身優勢。對于諸如識別、氣溶膠檢測、抽吸檢測等煙具輔助技術，則應當作前瞻性研究，以完善相關技術儲備。此外，較好的抽吸體驗、便利的使用是煙具的根本性需求，其應當是持續性的技術研發熱點。
對于產品設計，應當注意規避以下技術手段：（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）通過加熱元件電阻率的變化反映加熱元件的實際溫度的測溫方式;（3）加熱元件的清潔溫度高于氣溶膠產生溫度;（4）電源的剩余電量低于預定閾值時，停止加熱元件的電量供給;（5）每個加熱階段均設置閾值電力水平;（6）產生氣溶膠的加熱元件的溫度上升→下降→上升;（7）在電流通過加熱元件的加熱部分和保持部分時，用于加熱氣溶膠基質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
菲莫國際針對加熱不燃燒技術申請了大量專利，為加熱不燃燒制品IQOS的上市制定了嚴密的專利攻防體系，以保證IQOS的性能優勢和市場地位。盡管如此，結合專利無效策略，基于技術的差異化研究，仍然可以獲得具有自主知識產權的加熱不燃燒煙草制品。
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