新冠肺炎防治专项

专利分析报告

国知局专利局审查协作北京中心

新冠肺炎防疫专项专利分析课题组

2020 年 2 月NCP防

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1

目录

一、引言.............................................................................................................................................3

二、概述.............................................................................................................................................4

三、治疗药物专利分析.....................................................................................................................7

（一）抗冠状病毒感染活性化合物专利分析........................................................................ 8

（二）建议...............................................................................................................................21

（三）小结...............................................................................................................................22

四、预防用药专利分析...................................................................................................................23

（一）专利申请分布情况...................................................................................................... 23

（二）疫苗相关技术发展路线及主要专利.......................................................................... 24

（三）建议...............................................................................................................................27

（四）小结...............................................................................................................................28

五、诊断与检测专利分析...............................................................................................................29

（一）申请量及趋势分析...................................................................................................... 29

（二）技术发展脉络...............................................................................................................30

（三）申请人分布情况...........................................................................................................36

（四）主要申请人及产品...................................................................................................... 37

（五）小结...............................................................................................................................38

六、医疗器械专利分析...................................................................................................................40

（一）医疗器械特点及在新冠肺炎防疫中作用..................................................................40

（二）ECMO 专利分析........................................................................................................... 42

（三）小结...............................................................................................................................47

七、病毒防护专利分析...................................................................................................................48

（一）医用口罩申请量及趋势分析...................................................................................... 48

（二）医用口罩申请人分布情况及主要申请人情况..........................................................49

（三）医用口罩技术发展脉络及趋势.................................................................................. 52

（四）小结...............................................................................................................................52

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八、医用消毒专利分析...................................................................................................................53

（一）医用消毒申请量及趋势分析...................................................................................... 53

（二）申请人分布情况...........................................................................................................53

（三）空气消毒.......................................................................................................................54

（四）器械消毒.......................................................................................................................55

（五）小结...............................................................................................................................56

九、废弃物处理专利分析...............................................................................................................57

（一）专利申请总体态势...................................................................................................... 57

（二）技术发展情况分析...................................................................................................... 59

（三）主要申请人情况...........................................................................................................62

（四）小结...............................................................................................................................64

十、废水处理专利分析...................................................................................................................66

（一）专利申请总体态势...................................................................................................... 66

（二）化学消毒分支专利概况分析...................................................................................... 69

（三）小结...............................................................................................................................72

十一、计算机技术在抗疫中应用的专利分析.............................................................................. 73

（一）大数据技术应用...........................................................................................................73

（二）计算机辅助药物设计与筛选...................................................................................... 81

（三）小结...............................................................................................................................87

十二、总结.......................................................................................................................................88

后记...................................................................................................................................................89

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一、引言

2019年 12月以来，湖北省武汉市陆续发现了多例新型冠状病毒肺炎病例。

2020年 1月起，疫情逐渐向我国其他地区和境外蔓延。2020年 1月 20日，国家

卫健委发布 1号公告，将新型冠状病毒感染的肺炎纳入《中华人民共和国传染病

防治法》规定的乙类传染病，并采取甲类传染病的预防、控制措施。截至 2020

年 2月 17日，全国已累计报告确诊病例 72436例，累计死亡病例 1868例，累计

治愈出院病例 12552例。

新冠肺炎疫情发生以来，习近平总书记高度重视，亲自指挥、亲自部署，做

出一系列重要指示，提出了“坚定信心、同舟共济、科学防治、精准施策”的十

六字要求，为打赢疫情防控阻击战指明了方向。

当前，疫情防控进入阻击攻坚阶段，全球的科研工作者都在加紧防治新冠肺

炎的相关药物与技术研发，我国掀起一场全民动员抗击新冠肺炎疫情的人民战争。

为充分发挥专利信息对疫情防控、治疗及日常防护创新研发及生产制造等方面的

支持作用，同时也让社会公众进一步了解新型冠状病毒相关的专利基础知识，在

局领导的统一部署下，审协北京中心与中国专利信息中心联合组成项目组，协作

构建新冠肺炎防疫专题专利数据库。项目组人员结合新冠肺炎防疫中所需的相关

技术信息从中外文专利库中检索相关文献，初步检索出 10余万篇专利文献，并

通过合并同族、语义筛选、相关领域资深审查员人工精读筛选，最终共筛选出中

文专利文献 4115篇、外文专利文献 3388篇，并按照与疫情防控相关性和重要度

进行排序，形成专题专利数据库。目前数据库已上线，并在国家政务服务平台、

学习强国等平台发布，引起了社会广泛关注。

本报告针对与本次疫情相关的专利文献信息进行分析和研读，一方面梳理相

关技术发展脉络，另一方面深入分析专利布局和重点专利情况，助力抗疫科技攻

关。NCP防

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二、概述

战胜疫病离不开科技支撑，加快科技攻关、提高医疗水平是科学防控的重要

一环。“早发现、早报告、早隔离、早诊断、早治疗”是防治新冠肺炎的正确策

略，尽快开发出治疗新冠肺炎的药物是决胜抗疫阻击战、保护人民生命安全的制

胜法宝，及时准确诊断确诊感染病人是缩小传染范围的关键，相关医疗器械是医

护工作者对抗疾病的武器，医疗防护及消毒处理是预防传染的保障，采用大数据

等手段可以提高疫情防控的精准性。

项目组人员从治疗用药、预防用药、检测诊断、医疗器械、医疗防护、医用

消毒、医用废弃物处理、废水处理、计算机辅助手段九个方面进行专利信息的分

类与筛选。并且针对技术细节，进行了进一步的分解，逐步细分技术分支，根据

物品类属、技术分类、作用机制等逐层细分，多至四级技术分支，为清晰、准确

找到相应技术文献提供了更详细的指引，技术分解见表 1。

表 1 技术分支结构表

一级 二级 三级 四级

治疗用药

化学药

抑制病毒核酸复制

抑制 HIV 蛋白酶

抑制流感神经氨酸酶

抑制冠状病毒活性

抑制其他 RNA 病毒活性

生物药

干扰素

白细胞介素

抗体

多肽

RNA 干扰

中药对因治疗

对症治疗

预防用药 疫苗

核酸疫苗

亚单位疫苗

灭活疫苗

减毒疫苗

病毒样颗粒

检测和诊断

试剂盒

基因检测和诊断 核酸检测和诊断

蛋白检测和诊断 N-蛋白检测和诊断

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抗体检测和诊断

分离手段

电泳

吸附

萃取

检测用器具加热、冷却装置

量取、移液装置

医疗器械

医用呼吸机

无创支持

有创插管

体外复苏辅助

隔离舱 负压隔离舱

心肺仪体外膜肺氧合(ECMO)

心肺仪配件

医用智能机器人

消毒机器人

配送机器人

诊疗机器人

护理机器人

红外体温检测仪群体检测

个体检测

CT 影像设备固定式(肺部)

移动式（肺部）

防护产品

医用口罩普通/外科口罩

防护口罩

防护面屏

护目镜

防护服/隔离衣防护服

隔离衣

洗眼器

便携式

固定式

复合式

防护用新材料涂层材料

抗病毒医用材料

医用消毒

空气消毒

物理消毒紫外线消毒

过滤吸附

化学消毒臭氧消毒

消毒剂

其他

器械消毒

物理消毒高温消毒

紫外线消毒

化学消毒臭氧消毒

消毒剂

其他

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手部消毒

消毒效果测试

化学指示

生物指示

其他

医疗废弃物

处理方法

感染性废物

病人污染物垃圾

检测对象废物

废弃医用一次性用品

病理性废物

损伤性废物

医用针类

医用刀类

医用玻璃器皿

药物性废物

化学性废物

废水处理方

法

化学消毒

含氯消毒剂

液氯

二氧化氯

次氯酸盐

过硫酸（氢）盐

臭氧

电化学

光催化

物理消毒 紫外线

化学物理联合消毒

超声臭氧

紫外臭氧

其他联合消毒法

医疗废水处理设备

其他

大数据分析

诊断

影像识别

病例语音输入

导诊

治疗辅助诊断

治疗建议

医院管理流量监控

管理调配

疫情地图

通用可视化技术

疫情监测

疫情预测

计算机辅助药物设

计与筛选

人工智能方法

非人工智能方法

各技术分支中申请数量、技术类属、主要申请人等均有各自特点，从详细分

析中能看到技术发展中的一些规律，找出可供创新主体借鉴的经验，接下来各章

逐一对各技术分支进行详细的专利分析。

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三、治疗药物专利分析

新型冠状病毒属于β属冠状病毒，属于 RNA病毒。针对新冠病毒，目前没

有确认有效的抗病毒治疗方法，根据《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行

第五版修订版）》（2020年 2月 9 日发布，以下简称《诊疗方案》），推荐尝试的

治疗方法包括化学药洛匹那韦/利托那韦复方并可加用利巴韦林，和生物药α-干

扰素雾化剂，并推荐多个中药成方和组方用于对症治疗。另据国内外报道，临床

个案实践中，使用抗流感药物奥司他韦、抗病毒药物阿比朵尔、抗埃博拉病毒候

选药物瑞德西韦具有治疗效果。此外，抗艾滋病药物达芦那韦、抗疟药磷酸氯喹、

抗流感药法匹拉韦在体外研究当中显示有效。瑞德西韦目前已经在国内开展 III

期临床研究，其他药物的效果还在进一步验证中。

项目组充分了解相关治疗用药信息，从已有报道中吸收信息，检索已用于治

疗用药或类似药物专利，根据药物类型将文献主要分为化学药、生物药和中药三

个分支。化学药物开发中，以优先药物作用机制为进一步分类方向，分解为抑制

病毒核酸复制、抑制 HIV 蛋白酶、抑制流感神经氨酸酶三个分支，对于机制复

杂或不明的文献进一步增加抑制冠状病毒活性和抑制其它 RNA病毒活性两个分

支，共分成五个下级分支；生物药根据类属分为干扰素、白细胞介素、抗体、多

肽和 RNA干扰五个下级分支；中药根据作用形式分为对症治疗和对因治疗两个

下级分支。共检索得到 3192篇中文专利和 4086篇英文专利文献，通过合并同族、

文献精读筛选，在数据库中收录中文专利文献 879篇，英文专利文献 935篇。

表 2 治疗药物专利文献分布情况

药物类别 药物细分类筛选后

文献量主要申请人 备选药物

化学药

抑制病毒核酸复制 128 吉列德科学，富山化学等瑞德西韦、法匹那韦、

利巴韦林

抑制 HIV 蛋白酶 249 雅培公司，勃林格殷格翰等洛匹那韦/利托那韦、

达芦那韦

抑制流感神经氨酸酶 275Biocryst 医药公司，哥伦

比亚大学等奥司他韦

抑制冠状病毒活性 119吉列德科学，天津市国际生

物医药联合研究院等阿比朵尔

抑制其他 RNA 病毒活性 209 安进生物，麻省理工大学等

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生物药

干扰素 87 三元基因，深圳科兴等 重组人干扰素

白细胞介素 21武汉大学，中科院微生物所

等

抗体 119巴斯德研究所，中科院上海

生命科学所等

多肽 72 武汉大学，香港大学等

RNA 干扰 27

清华大学，中国疾病预防控

制中心病毒病预防控制所

等

中药

对因治疗 80天津市国际生物医药联合

研究院等

对症治疗 428以岭药业，韩国生命工学研

究院等连花清瘟等

病毒感染宿主细胞，一般经历吸附、侵入、脱壳、生物合成、组装和释放六

个步骤，最终完成其增殖活动，这些环节潜在都可作为药物作用靶标。从作用机

制角度，抑制病毒核酸复制（例如抑制 RNA聚合酶）是目前抗病毒药物的研究

热点，例如目前受到广泛关注的瑞德西韦就属于抑制病毒核酸复制类药物。为了

体现对热点的聚焦，项目组特别基于该抗病毒作用机制单独设置了“抑制病毒核

酸复制”技术分支。除此之外，对于涉及表现出抑制冠状病毒活性但机制复杂或

机制不明的化合物的专利文献，被归入“直接抑制冠状病毒活性”技术分支下。

本章也对这两分支进行分析，以两分支合并后的技术文献作为分析对象，简称“抗

冠状病毒感染活性化合物”，以作为研究开发新冠肺炎治疗药物的参考。

同时，本章聚焦《诊疗方案》中给出的化学药物以及在个案治疗个案中显示

效果的药物或候选药物，进行专利研判，重点研究品种包括：瑞德西韦、利巴韦

林、阿比朵尔、利托那韦/洛匹那韦、达芦那韦，奥司他韦等药物相关专利信息。

（一）抗冠状病毒感染活性化合物专利分析

1.申请量和申请趋势分析

抑制冠状病毒的化学药物在早期技术发展缓慢，自 2003年爆发 SARS后，

专利申请量迅速增长，随后快速回落；在 2009年流感、2012 和 2015年 MERS

爆发之时也同样出现了上述申请量快速增长和迅速回落的现象（图 1）。究其原

因，冠状病毒感染性疾病的流行并非频发爆发，但是爆发后对于社会的影响较大，

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导致研究热情也随之迅速起落，而并不像其它常见病和多发病领域那样能持续地

得到关注并开展研究，因而在专利申请量上表现为波动型而不是持续增长型。

图 1 抗冠状病毒感染活性化合物申请类型与趋势

在这类化学药专利申请中，涉及化合物结构改进研究的申请量占总量的

65.3%；开发已有化合物或其组合在抑制冠状病毒方面用途、即“老药新用”的

占 26.7%，单一中药提取物或中药复方提取物的占 8.0%。

出于对于突然爆发的疫情的紧急应对措施，将已知药物用于治疗冠状病毒感

染，即“老药新用”这一创新思路贯穿于整个技术发展过程中。早在 1993年，

美国即提出了以苯乙酰谷氨酰胺和苯乙酸的组合治疗冠状病毒（WO9324123A1），

1997年维罗塞尔公司提交了以白三烯 B4(LTB4)用于治疗冠状病毒的专利申请。

在非典疫情爆发后，国内外科研人员充分挖掘已知化合物的抗病毒应用或找寻具

有抗病毒作用的中草药提取物，并开始研究作用于特点靶标（例如抑制 RNA聚

合酶等）的新结构化合物。

2.主要申请人分布情况

主要申请人分布情况如图 2所示。在抗冠状病毒药物领域，吉列德是抗病毒

领域的世界知名企业，在该领域的申请量最高（19项）。国内主要申请人包括天

津国际生物医药联合研究院（14项）、南开大学（13项）、清华大学（9项）、中

国科学院上海药物研究所（9项），中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所（6

项）。

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图 2 主要申请人专利数量

3.主要申请人情况

（1）吉列德科学公司

吉列德科学公司是一家以抗病毒药物而闻名于世的生物制药公司。重点研究

领域包括人类免疫缺陷病毒（HIV）/艾滋病，肝脏疾病。代表产品包括：替诺福

韦（抗乙型肝炎病毒）、阿德福韦酯和富马酸替诺福韦酯（抗 HIV 感染）、索非

布韦（抗丙肝病毒），在抗病毒研究方面具有较为丰富的经验。如图 3所示，吉

列德在抗 RNA病毒领域，围绕核苷类 RNA 聚合酶抑制剂进行了专利布局，并

特别注意到了对于冠状病毒感染的治疗作用。NCP防

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图 3 吉列德科学公司在抗 RNA病毒药物领域的专利状况

（2）天津国际生物医药联合研究院

如图 4所示，天津国际生物医药联合研究院从 2011年起就开始对抑制冠状

病毒活性的药物进行了研发以及相应的专利申请，在 2015-2017年间也均有多件

相关申请，其研发涉及化合物结构改进、提取物以及已知化合物的用途等多个研

究方向。在专利申请 CN103230393A 中公开了靛红衍生物在制备抗 SARS 的药

物中的应用，并指出靛红衍生物具有抑制 SARS冠状病毒主蛋白酶的活性。同时

在后续的专利申请 CN103159665A中进一步公开了靛红-5-酰胺类化合物。除此

以外，天津国际生物医药联合研究院还分别开发了环烯醚萜类化合物、联苯环辛

烯型木脂素类化合物以及芦荟大黄素（CN103120699A、CN103156828A、

CN103156830）。在作用机理方面，天津国际生物医药联合研究院主要针对冠状

病毒主蛋白酶抑制剂，例如MERS-CoV主蛋白酶小分子抑制剂（CN105837487A）、

含五元杂环的不对称二硫醚类化合物（CN106166153A）、针对冠状病毒主蛋白

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酶的含有 Zn2+和迈克尔加成抑制剂的协同抑制剂（CN105412151A）、以及对

SARS冠状病毒主蛋白酶具有显著抑制活性的解酒药阿坎酸钙（CN108785293A）

等。

图 4 天津国际生物医药联合研究院专利技术脉络

（3）重点高校和科研院所

如图 5所示，中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所的研究方向为已知化

合物的用途，其 6件申请均于 2018年提出，分别涉及非那吡啶、麦考酚酸及其

衍生物吗替麦考酚酯、石蒜碱、莫能霉素、扑蛲灵和吐根碱在体外对冠状病毒的

广谱抑制作用。

南开大学分别在 CN104069090A、CN106187933A中公开了 SARS冠状病毒

蛋白酶抑制剂：苯并戊二酮类衍生物、不对称芳香二硫醚类化合物。

清华大学与南开大学等其他科研院校联合开发，分别于 2003年、2007年从

植物中提取黄芩苷类化合物用于制备抗 SARS病毒药物，从鄂西香茶菜中提取王

枣子甲素及其类似的二萜类化合物作为 SARS 等冠状病毒主蛋白酶抑制剂

（CN1634954A、CN102247341A）。

中国科学院上海药物研究所的专利技术以化合物结构改进、已知化合物的用

途两个研究方向并行。分别于 2004、2005年提交了涉及 3－烷氧取代－2，5，7

－三取代苯并吡喃－4－酮类化合物（CN1990479A）、2,3,5－三取代－4－噻唑

烷酮化合物（CN1699354A、CN1699355A）的新化合物申请，以及已知化合物

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五羟黄酮-3-β-半乳糖苷抑制 SARS病毒及 HCoV－229E 抗原型感冒病毒的 3CL

蛋白酶的专利申请。

图 5 重点高校和科研院所的专利情况

（4）其他申请人在 SARS冠状病毒领域的研究情况

2003年爆发的非典疫情与本次新冠肺炎同属于冠状病毒感染，两者具有一

定的相关性，对非典药物的研发可以用于新冠肺炎药物的借鉴。

德国约翰沃尔夫冈歌德大学于 2004年提交用于治疗 SARS感染的甘草皂苷

类化合物专利申请（WO2004108122A1）；2004年，中国科学院昆明植物研究所

联合北京华大基因研究中心和上海华大天源生物科技有限公司对已知具有抗菌、

细胞毒性等作用的红厚壳内酯 E2 进行开发，将其用于治疗 SARS 病毒感染

（CN1301256C，目前专利权有效）；复旦大学基于防治 SARS的中药复方（由鱼

腥草、野菊花、茵陈、佩兰、草果组成），从中提取到具有抑制 SARS冠状病毒

活性的植物多糖（CN101390868B）；2012年，诺华股份有限公司提交了从鲨鱼

中提取的角鲨烯用于治疗 SARS等病毒感染的专利申请（NZ597405A）。另外，

在涉及已知药物及其组合的新应用的专利技术中，已知具有抗病毒活性、抗菌活

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性和/或杀虫活性的药物是关注重点，相关专利申请量占已有化合物及其组合专

利申请总量的 69.0%，可见在具有上述活性的药物中进行筛选，成功率比较高。

相关专利包括：东亚合成株式会社提出的以银离子作为活性组分用于治疗冠状病

毒，尤其是 SARS病毒感染（WO2005037296A1、CN100500162C）

涉及化合物结构改进的专利申请中，还包括白三烯受体或白三烯受体拮抗剂

（CN101128424A、CN101759628A）、toll-样受体调节剂（WO2011031965A1、

WO2011049825A1）、抑制 Ala-p-硝基苯胺分裂肽酶和/或抑制 Gly-Pro-p-硝基苯

胺分裂肽酶的活性剂（CN1889960A、CN1882332A）、抗菌剂（US5580897A、

WO9524404A1）、病毒核酸聚合酶抑制剂（CN103429245A）等功效剂或作用靶

点，这提示我们可以从上述思路或作用靶点出发，开发更多的活性药物。

4. 重点药物品种技术情况介绍

（1）瑞德西韦

瑞德西韦（Remdesivir）是吉列德公司在研的一种核苷类似药物，能够抑制

冠状病毒复制，原先是作为抗埃博拉病毒药物，已经完成 II期临床。研究表明，

瑞德西韦对 SARS和MERS冠状病毒均具有一定的抑制作用。2020年 1月 31日，

《新英格兰医学杂志》中公开发表美国首例确诊新型冠状病毒肺炎患者使用瑞德

西韦取得了较好的疗效。

图 6 瑞德西韦结构式

新冠肺炎病毒与非典型性肺炎（SARS）病毒和中东呼吸综合征（MERS）

病毒在结构上非常类似，在吉列德公司之前的研究中，瑞德西韦被证实在体外和

动物模型中，对 SARS病毒和MERS病毒均有活性。2020年 2月 6日，经国家

药监局、国家卫健委、科技部等多部门的批准，瑞德西韦 2019-nCoV的相关临

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床试验启动。

图 7 吉列德科学公司针对瑞德那韦的专利布局情况

图 7是吉列德科学公司针对瑞德西韦的专利布局情况。瑞德西韦首次专利

申请是 2011 年 7 月 22 日（WO2012/012776A1，中文同族为 CN103052631B、

CN105343098B），该 PCT申请先后进入了中国、美国、日本、韩国、澳大利亚、

加拿大等 18个国家。由专利申请内容可知，瑞德西韦早期是被设计用于治疗人

副流感病毒和人呼吸道合胞病毒感染，其先获得授权的专利 CN103052631B中，

仅保护到了瑞德西韦及其类似物等 10个结构确切的具体化合物。此外，该专利

中还保护了马库什化合物的用于制备治疗副黏病毒感染药物的制药用途、药物组

合物以及联合用药的药物组合物。而在其分案 CN105343098B中，吉列德科学公

司获得了范围相对较大的马库什化合物的化合物保护范围，并进一步保护了制药

用途、药物组合物以及联合用药的药物组合物。该专利族目前专利权有效，专利

权有效期至 2031年 07月 22日。

后续吉列德科学公司又进一步开发了瑞德西韦的第二制药用途，主要有：

治疗丝状病毒（包括埃博拉病毒、马尔堡病毒、奇瓦病毒）感染（CN107073005A，

审查中）、治疗沙粒病毒以及冠状病毒感染（CN108348526A，审查中）、治疗黄

病毒（寨卡病毒）感染（WO2017184668A1，未进中国）、治疗猫冠状病毒感染

（WO2018169946A1，未进中国）。其中，涉及针对治疗冠状病毒感染的制药用

途专利申请 CN108348526A 中，吉列德科学公司针对 SARS冠状病毒和 MERS

冠状病毒进行了细胞水平以及动物水平的抗病毒试验，证明了瑞德西韦针对

SARS冠状病毒以及MERS冠状病毒效果很好，而且宿主细胞（HAE细胞、Calu-3）

存活率较高（CC50>10μM）。但是，该专利申请国际检索报告中提供了 3篇 X以

及 1篇 PX文献。由于权利要求中化合物范围较大，该专利申请的最终情况还需

进一步评估。

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此外，吉列德科学公司还进一步开发了瑞德西韦的制备方法以及关键中间

体化合物（CN107074902A，审查中）、药用晶型（CN110636884A，审查中）与

可注射药物制剂（WO2019014247A1，未进入中国）。在专利申请 CN107074902A

中，吉列德科学公司详细公开了瑞德西韦的制备过程，以及关键中间体。其制备

过程目前存在步骤多、需要手性分离等制约总体收率的问题，在应对目前新型冠

状病毒肺炎疫情大规模爆发的情况下，以目前的制备方法是否能够快速获得足够

产品仍然令人担忧。在专利申请WO2019014247A1中，吉列德科学公司开发出

了一种能够用于注射给药的制剂形式，能够提高药物的生物利用度，同时也为临

床给药提供了更多的途径。

（2）法匹拉韦

法匹拉韦（favipiravir，商品名 AVIGAN）是由日本福山化学有限公司研制

的抗病毒药物，于 2014年 3月获批在日本制造销售。2014年 1月 7日在美国开

始进行抗流感病毒感染三期临床实验。如图 8所示，原研公司于 2008 -2016年间

还申请了中间体、组合物、制备方法、制剂、药品衍生物、晶体等外围专利，形

成了较为完善的专利保护网。

图 8 法匹拉韦原研专利布局

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2016年 6月，日本福山化学有限公司将法匹拉韦相关在华专利许可给了浙

江海正药业股份有限公司，许可浙江海正负责在中国研发、制造、销售含法匹拉

韦的抗流感病毒药物。法匹拉韦的化合物专利已于 2019年 8月 18日到期，除了

浙江海正药业股份有限公司以外，中国人民解放军军事医学科学院毒物药物研究、

石药集团中奇制药技术（石家庄）有限公司等也提交了法匹拉韦的仿制药注册申

请，申报的适应症包括抗甲型或者乙型流感病毒、埃博拉病毒等。根据中国临床

试验数据库查询得知，浙江大学医学院附属第一医院已于 2020年 2月 4日登记

将法匹拉韦用于新型冠状病毒肺炎的试验。

（3）利巴韦林

利巴韦林（Ribavirin），又被称为病毒唑，是 ICN制药公司在 1970年合成的

一种广谱抗病毒药物，能抑制 RNA病毒的复制。1994年，利巴韦林核心专利到

期后，国内多家制药企业陆续获得生产批件，主要适应症包括带状疱疹、病毒性

肺炎、流行性感冒的防治、病毒性上呼吸道感染等。

利巴韦林在抗击非典疫情中起到了重要作用，由于近十几年来陆续爆发的

SARS、禽流感、MERS等疫情，有关利巴韦林专利申请的波峰也与上述疫情爆

发的时间相适应。由检索分析可见，利巴韦林在抗病毒相关用途专利中，主要以

组合物或复方形式应用，与其他抗病毒药物或具有抗病毒作用的化合物或提取物

组合应用后呈现协同增效作用或提供新的制药用途。科研院校是该类专利申请的

中坚力量。

国内申请人主要围绕利巴韦林与其他成分组合治疗呼吸道病毒感染进行专

利布局，包括沈阳药科大学提交的含有利巴韦林和新鱼腥草素钠的复方制剂

（CN03111681.7），福州大学提交的多糖硫酸酯作为制备抗流感病毒药物的应用

（ CN03138400.5）， 暨 南 大 学 提 交 的 异 荭 草 苷 与利 巴 韦 林 联 合 应 用

（CN201010178799.5）、咖啡酰衍生物与利巴韦林联用（CN201110101619.8）、

广州暨南生物医药研究开发基地有限公司提交的琼枝麒麟菜多糖与利巴韦林联

用（CN201510045655.5）、中国药科大学提交的黄芩素与利巴韦林联用

（CN201110027483.0）等。呼吸道病毒中包括流感病毒、呼吸道合胞病毒等，均

与冠状病毒同属于 RNA病毒，利巴韦林与不同具有抗病毒的药物或提取物进行

组合应用呈现出了多种协同增效作用，给出了将利巴韦林作为临床抗病毒药物辅

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助用药的启示。

（4）阿比朵尔

2月 9日，在国家卫健委的指导下，华中科大同济医院联合北京协和医院等

多家医院共同发布了《重症新型冠状病毒感染肺炎诊疗与管理共识》，推荐阿比

朵尔作为抗病毒治疗手段应用于重症及危重病人治疗。

阿比朵尔是由前苏联药物化学研究中心于上个世纪八十年代研制开发的一

种抗病毒药物，主要用于 A 类、B类流感病毒引起的流行性感冒，药理作用主

要是通过抑制病毒的复制，并具有诱导干扰素的作用。

图 9 阿比朵尔用途专利发展脉络图

自 2003年 SARS疫情爆发开始，阿比朵尔受到关注，中国人民解放军军事

医学科学院毒物药物研究所最早在 2003年 5月提交了有关盐酸阿比朵尔用于抗

传染性非典型肺炎药物的新用途。2009年 6月，军科院军事兽医研究所提交了

盐酸阿比多尔在制备预防和治疗犬瘟热病毒药物中的用途的专利申请

（CN200910067068.0）。而犬瘟热病毒（CDV）属于副粘液病毒，同 SARS病毒

一样也属于 RNA病毒。

石药集团中奇制药技术（石家庄）有限公司自非典爆发后一直针对阿比朵尔

的新用途进行研究，主要在制备预防和治疗 SARS 病毒药物中的用途

（CN03137142.6）、治疗乙型肝炎、HIV病毒药物中的用途（CN03159638.X），

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同时还针对阿比朵尔复方制剂进行研究，例如盐酸阿比朵尔与布洛芬、盐酸伪麻

黄碱、氢溴酸右美沙芬的组成用于抗流感的复方制剂（CN200410037164.8）。

武汉大学在 2005年提交多个盐酸阿比朵尔新用途专利申请，涉及抗柯萨奇

病毒、腺病毒 Ad7、副流感病毒、鼻病毒等急性呼吸道病毒感染药物中的应用

（CN200510018613.9等），上述病毒均与冠状病毒相同，属于 RNA病毒；2009

年发现阿比朵尔在体外具有明显抑制汉坦病毒的作用，对其引起的肾综合征出血

热(HFRS)病人既有预防作用，也有治疗作用（CN200910060537.6）；2011年针对

盐酸阿比朵尔在制备抗肠道病毒药物中的新用途申请专利（CN201110445166.0），

发现盐酸阿比朵尔在体外具有明显抑制肠道病毒 71型的作用。

中国医学科学院药物研究所在 2014年提交阿比朵尔在抗丝状病毒感染中的

应用申请（CN201410584970.0），发现阿比朵尔可阻断埃博拉（Ebola）感染宿主

细胞，也可有效抑制马尔堡病毒的感染。同时在 2011年，中国医学科学院药物

研究所针对阿比朵尔晶型进行研究，提交了盐晶 B型（CN201410584970.0）、盐

晶 E型（CN201110128500.X）的专利，同时保护了在抗 SARS病毒、HIV 病毒

等的应用。

钟南山院士团队在 2016年首次发现盐酸阿比多尔在制备预防和治疗抗中东

呼吸系统综合征冠状病毒（MERS）的药物中的应用（CN201610421259.2），通

过运用体外三种抗病毒药效评价模型，证实盐酸阿比多尔化合物可阻断中东呼吸

系统综合征冠状病毒感染宿主细胞。

从发现阿比朵尔对 SARS的治疗作用到钟南山院士团队发现其对MERS的

治疗作用，这十几年间阿比朵尔的用途专利均聚焦在杀灭 RNA病毒。此次新冠

病毒同 SARS病毒和MERS病毒一样属于 RNA病毒下的冠状病毒属，前期针对

各类 RNA病毒的用途研究以及冠状病毒治疗的研究，给出了阿比朵尔可能对新

冠肺炎具有防治用途的启示。

（5）洛匹那韦/利托那韦

洛匹那韦/利托那韦 (商品名：克力芝)是治疗艾滋病的药物复方制剂，其配

方为一个单位剂量的洛匹那韦与四分之一剂量的利托那韦。HIV 病毒也是一种

RNA病毒，从目前的临床疗效和作用机理上来看，以洛匹那韦/利托那韦为代表

的针对 HIV的蛋白酶抑制剂有希望发挥抗冠状病毒作用。

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日本阿利健制药有限公司早在 2004年即提交了发明名称为“抗冠状病毒剂”

的申请（CN200480020154.1），其中公开了另一种 HIV 蛋白酶抑制剂，奈非那韦

作为有效成分的抗冠状病毒剂，可以用于治疗 SARS。这篇专利申请可以说将

HIV 蛋白酶抑制剂与抗冠状病毒之间建立了关联。目前尚未发现洛匹那韦/利托

那韦的复方在冠状病毒防治方面的专利。

（6）达芦那韦

根据李兰娟院士课题组根据初步测试，在体外细胞实验中达芦那韦在 300

微摩尔浓度下，能显著抑制病毒复制，与未用药物处理组比较，抑制效率达 280

倍。达芦那韦是一种非肽类 HIV 蛋白酶抑制剂，由美国强生公司冰岛分公司

Tibotec首次研发，该药物于 2006年 7月由美国 FDA 批准上市。在抗冠状病毒

药物领域，涉及达芦那韦的中国专利申请共有 4件，但是达芦那韦均是作为药物

组合物中的附加活性药用成分（抗微生物剂）加入，并未直接限定达芦那韦作为

抗冠状病毒治疗药物。

（7）奥司他韦

奥司他韦是一种流感病毒神经氨酸酶抑制剂，通过改变病毒复制所必需的神

经氨酸酶活性位点结构，从而阻止流感病毒的复制，对多种亚型流感病毒引起的

流行性感冒有治疗和预防的作用。该药物有高度特异性，对其他病毒几乎没有抑

制作用。有报道将抗流感药物奥司他韦用来预防新型冠状病毒，主要是考虑到新

型冠状病毒感染患者可能合并流感，流感病毒如果不及时处理会加重病情。感染

新型冠状病毒的患者用抗流感药，并不是因为它们有抗新型冠状病毒的作用，因

此，奥司他韦是作为新冠病毒感染性肺炎的辅助治疗用药。

奥司他韦（商品名达菲）于 1999年被美国 FDA批准上市，上海医药集团和

广东东阳光集团从罗氏公司获得生产磷酸奥司他韦的许可后，2006年 6 月我国

国家食品药品监督管理局批准上述两家公司生产磷酸奥司他韦胶囊作为口服抗

流感药物。

（8）其他潜在药物

天津国际生物医药联合研究院自 2011年开始，聚焦冠状病毒主蛋白酶抑制

剂，申请专利 14项，特别是发现了解酒药阿坎酸钙具有抑制 SARS冠状病毒主

蛋白酶活性（CN201710291574.2）。中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所在

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2018 年申请了 6 项涉及已知药物作为冠状病毒抑制剂的专利，包括非那吡啶

（ CN201810418636.6 ）、 麦 考 酚 酸 类 （ CN201810418494.3 ）、 石 蒜 碱

（ CN201810418493.9 ）、 莫 能 霉 素 （ CN201810418495.8 ）、 扑 蛲 灵

（CN201810418492.4）和吐根碱（CN201810418492.4）。上述专利处于审查中，

提供的抗冠状病毒活性药物的可行性可进一步论证。

（二）建议

1.根据以往应对疫情的紧迫性的经验，考虑新药研发周期较长的问题，建议

聚焦老药新用：重点关注 HIV蛋白酶抑制剂、RNA病毒聚合酶抑制剂。

（1）HIV 蛋白酶抑制剂奈非那韦被证明对冠状病毒有抑制作用，其专利已

经失效，建议开展相关研究。

（2）瑞德西韦并不是上市药物，其用药的有效性和安全性均需要谨慎评估。

但抑制病毒复制（例如 RNA聚合酶抑制剂）药物研究方向值得国内医药公司借

鉴，持续开展研发广谱或专用抗病毒药物。

（3）针对已知药物的新用途研究，可以借鉴阿比多尔用途专利布局情况，

国内药企开展对已知药物或瑞德西韦等新药的用途、制剂研究，推进临床研究进

展，加快仿制药上市进程。

2.未雨绸缪，持续提升我国在冠状病毒预防和治疗领域的技术水平。

从 2003年爆发的 SARS疫情、2012年爆发的MERS疫情，到本次新型冠状

病毒疫情，可以发现冠状病毒感染疫情具有突然性和爆发性特点，而以往专利技

术趋势呈现波动性而不是持续性，导致针对冠状病毒感染药物研究的持续性不足、

关注度不够、技术发展不快，这也使得冠状病毒感染爆发后整个社会的医疗卫生

管理工作面临巨大考验，特别是临床没有特效药的问题。反观流感，由于成功研

发了抗流感药奥司他韦以及开发了抗流感疫苗，在近几年流感一直保持了可防可

控的形势。因此，应当针对冠状病毒治疗药物的研发集中力量攻关、或给予特殊

的专利鼓励政策，鼓励医药行业持续开展冠状病毒研究，提升我国应对该类传染

性疾病的预防和治疗水平。

3.打造冠状病毒特效药自主专利技术国家储备

我国已出现不止一次冠状病毒感染爆发，但目前尚无临床特效药技术。应当

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针对冠状病毒治疗针对性药物的研发集中力量攻关、或给予特殊的专利鼓励政策，

鼓励医药行业持续开展冠状病毒用药研究，持续打造具有自主知识产权的药物应

用技术国家储备。

（三）小结

本章对可能用于新冠肺炎治疗的药物专利信息进行梳理，总结重点技术、主

要申请人、重点药品的技术发展脉络及专利布局情况，并根据我国特点提出了发

展抑制此次疫情及发展抗病毒药物的相关建议。

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四、预防用药专利分析

根治传染病最有效的手段是针对性的预防用药，即接种疫苗。通常，针对

RNA 病毒，可以研发相应的疫苗，事实上很多医药公司已经在着手新冠肺炎疫苗

的研发和实验。2020 年 1 月 30 日中国疾控中心全球首发了第一株新型冠状病毒

毒株信息,并开始启动了新型冠状病毒的疫苗研发工作；世界卫生组织总干事谭

德塞 2月 11 日在日内瓦表示，新型冠状病毒疫苗有望在 18 个月内准备就绪；中

国科研团队近日也宣布最新研发的新型冠状病毒的疫苗已经开始动物试验。

我国从“非典”、“中东呼吸综合征”等几次疫情之后在疫苗领域的技术水平

已经得到长足的发展，特别是专利资源有了一定的储备。而专利信息通常会引导

着科技发展的方向，因此，项目组在专利之星数据库中，针对冠状病毒相关的疫

苗进行检索，并进行人工筛选后筛选获得 192 篇中外文专利文献，本章期望通过

分析已有的疫苗领域相关的专利信息，为冠状病毒疫苗的研发从专利的角度提供

相关的参考。

表 3 各技术分支专利文献、主要申请人及主要产品分布情况

药物类别 细分类筛选后

文献量主要申请人 主要产品

疫苗

核酸疫苗 35中山大学肿瘤防治中心、中国科学院

动物研究所等

亚单位疫苗 78巴斯德研究所、中国科学院上海生命

科学研究院等

灭活疫苗 47北京科兴生物制品有限公司、陕西诺

威利华生物科技有限公司等

流感疫苗、甲

肝灭活疫苗

减毒疫苗 18 皮尔布莱特研究所、武汉大学等

病毒样颗粒 14中国疾病预防控制中心病毒病预防

控制所等

（一）专利申请分布情况

依据 2003 年至今国家药品监督管理局发布的获批冠状病毒疫苗的对象原理，

以及对专利数据和在研数据的分析，将疫苗分为 5类：核酸疫苗、亚单位疫苗、

灭活疫苗、减毒疫苗及病毒样颗粒。

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图 10 疫苗各分支专利申请趋势图

从图 10 可见，亚单位疫苗数量最多，这与当前的病毒疫苗研究热点相匹配。

由于减毒疫苗对于病毒类型的要求比较高，并不是所有的病毒都适宜于构建减毒

疫苗，因此，从专利数量来看相对较少，分别在 2003 年 SARS 和 2015 年“中东

呼吸综合征”之后产生了两次申请高峰。这反映出了在流行病发生之后，科研和

创新主体均力求研发相应的疫苗，虽有北京科兴生物研发的 SARS 疫苗进入 I 期

临床，但至今没有针对 SARS 病毒的商用疫苗上市。

针对各个分支的主要申请人分析可以看出，在冠状病毒疫苗领域，中国疾病

预防控制中心病毒病预防控制所、中国人民解放军军事医学科学院微生物流行病

研究所、清华大学、中国医学科学院药物研究所、中国科学院上海生命科学研究

院等几家高校或科研院所排名靠前。从 2003 年非典之后，再经过 2015 年的中东

呼吸综合症疫情事件，在国家科研项目的支持下，高校和科研院所在疫苗领域已

经积累的一定的技术基础，也初步构成了我国自主知识产权的疫苗研发生产技术

体系。

（二）疫苗相关技术发展路线及主要专利

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图 11 冠状病毒疫苗技术发展路线图

目前在临床上，主要使用的疫苗类型为减毒疫苗、灭活疫苗、亚单位疫苗、

病毒样颗粒、核酸疫苗这五种疫苗类型，以及 mRNA 疫苗这种新技术。

1.减毒疫苗

减毒疫苗通过不同的手段，使活病毒的毒力减弱或丧失，机体在接受该疫苗

后不发生或出现很轻的临床症状，刺激机体的免疫系统产生针对该病毒的免疫反

应，使之在以后接触该病毒时，保护机体不患病或患病的临床过程较轻。

CN2017800068542 中公开了提供了活的减毒的冠状病毒，其包含非结构蛋白质

nsp- 3 中的突变和/或辅助蛋白质 3a 和 3b 的缺失。冠状病毒可以用作治疗和/

或预防受试者中的疾病，如传染性支气管炎的疫苗。但是，减毒病毒活疫苗也存

在着缺点：1）既然是活病毒制剂，有可能污染其它活的病原体；2）一些减毒疫

苗仍保留有一定的毒力；3）传统的减毒疫苗可能出现病毒毒力回复；4）在一些

免疫缺陷的个体中可能诱发严重疾病；5）在某些时候，野毒株感染可以导致活

疫苗效果降低；6）缺损颗粒可以干扰疫苗的免疫效果；7）对保存和运输的要求

较高。

2.灭活疫苗

灭活疫苗由完整的病毒组成，使其致病性丧失或减弱，但是仍然保持病毒的

全部或部分免疫原性，接种后病毒抗原可以刺激机体产生免疫应答，达到保护作

用。灭活疫苗和减毒疫苗的差别在于疫苗中的病毒不具有感染性，在体内不能增

殖。

RU20090132362 中公开了灭活联合疫苗，组合使用了包括冠状病毒在内的多

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种灭活病毒。但是灭活病毒疫苗也存在如下缺点：1）免疫效果一般低于减毒活

疫苗，虽然能够诱导产生包括中和抗体在内的免疫反应，但不能诱导细胞毒 T

淋巴细胞反应。2）诱导产生的免疫反应持续时间较短，需要多次接种。3）灭活

剂对病毒抗原有影响，而且对不同的抗原成分影响不同。4）由于诱导的免疫反

应水平较低，以及各个抗原成分之间的疫苗应答不平衡，可能诱发疾病。5）一

般要求对疫苗进行浓缩纯化。6）一般不能通过自然途径接种，不易产生局部免

疫反应。7）需要使用佐剂，制剂中存在灭活剂。

3.亚单位病毒疫苗

亚单位病毒疫苗是提取病原体刺激机体产生保护性免疫力的有效免疫成分

制成的疫苗，CN2015110215358 中公开了一种亚单位的冠状病毒疫苗，其具有加

强的免疫效果。尽管灭活与减毒两类疫苗都得到了广泛的应用，但是其毒力返强

和灭活不完全的安全性问题仍然不容忽视，尤其是对于那些生物安全级别很高的

病毒（引起 SARS 的冠状病毒和埃博拉病毒等）；另外，这两类疫苗生产工艺也

都较为复杂、成本较高。因此，利用重组技术来研发亚单位疫苗是现代疫苗学的

一个新的方向，这类疫苗不含病毒的基因组，是一类相对安全的疫苗。

4.病毒样颗粒

病毒样颗粒（virus-like particles，VLPs）是由病毒的一种或多种衣壳蛋

白在异源系统内重组表达， 并在该系统内或系统外正确折叠组装形成的一种不

含有病毒遗传物质的空心颗粒。VLPs 具有和天然病毒粒子相似的形态以及抗原

性和免疫原性，且不含遗传物质，是疫苗研发的重要候选载体。CN2011800656960

中公开了在植物中产生病毒样颗粒并且产生的病毒样颗粒具有较好的免疫效果。

VLPs 疫苗作为一种新型的基因工程疫苗，其具有强大的免疫优势：表面结构规

则，大小合适，不含核酸，不能自主复制，不具有传染性，易于被免疫系统识别

并产生很好的免疫效果；在血清中的半衰期较长；质量稳定、安全可靠等等。这

为以后基因工程疫苗研究提出很好的方向。

5.核酸疫苗

核酸疫苗(nucleic acid vaccine),也称基因疫苗(genetic vaccine),是指

将含有编码的蛋白基因序列的质粒载体，经肌肉注射或微弹轰击等方法导入宿主

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体内，通过宿主细胞表达抗原蛋白，诱导宿主细胞产生对该抗源蛋白的免疫应答，

以达到预防和治疗疾病的目的。CN200410016453X 中公开了一种基于表位的 SARS

－Cov 基因疫苗，所述的疫苗以一种可用于人体的质粒为载体，以人类 SARS 冠

状病毒膜外 S蛋白抗原中的若干 B细胞表位为目的抗原，经密码子优化后，通过

基因工程方法制备获得。该疫苗既具有特异性高的特点，又可降低非特异交叉反

应引起的自身免疫病和抗体介导的感染增强效应的发生。

尽管核酸疫苗有许多优点，但它也有一些安全性问题如：（1）核酸疫苗刺激

机体产生免疫反应的能力比自然感染病原体引起的免疫反应弱；（2）核酸疫苗目

的基因的表达水平不太理想；（3）有引起免疫耐受的可能性，外源 DNA 可引起抗

DNA 抗体产生，并可能导致自身免疫性疾病；（4）DNA 有整合到宿主染色体上的

潜在危险。

6.mRNA疫苗

mRNA 疫苗是具有免疫性、安全性及灵活性的基因疫苗。mRNA 疫苗比传统的

pDNA 疫苗有效和安全，其只需要通过细胞膜，避免了插入诱变的风险，作为治

疗和疫苗的基础技术，在细胞内表达具有更大的灵活性。在 mRNA 疫苗大量生过

程中，只需要改变 mRNA 的核糖核苷酸序列即可进行大规模的生产、复制，而不

需要更改其他生产设施、条件。JP2019180689 中公开了使用 mRNA 疫苗用于制备

呼吸道合胞病毒(RSV)的药物组合物。

（三）建议

1.mRNA 疫苗是具有免疫性、安全性及灵活性的基因疫苗，由于冠状病毒的

全基因组已经被公开，这使得制备 mRNA 疫苗的最重要技术障碍已经被破解，因

此，鼓励各企业研发速度较快的 mRNA 疫苗上进行重点突破是当前加快疫苗上市

的快速通道。

2.病毒样颗粒（VLPs）也是重要的研究方向。对于冠状病毒这类风险较高的

不适宜在体外大规模培养的病毒，VLPs 是研发其疫苗的突破口。到目前为止，

VLPs 作为疫苗研发的新载体，已经成功上市多种疫苗，如乙肝病毒、人乳头瘤

病毒等 VLPs 疫苗，其技术壁垒低，生产成本不高，适宜大规模生产。

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（四）小结

目前，针对冠状病毒制备的疫苗种类繁多，不同种类的特点各不相同，相关

技术存在以下特点：

1.核酸疫苗的构建在目前技术条件下短期内就可完成，但它的评估时间可能

较长；

2.病毒样颗粒疫苗可以通过将冠状病毒的结构构蛋白 S、N 蛋白等利用真核

表达系统表达在细胞中装配出病毒样颗粒，分离后用于疫苗的评价研究。

3.传统减活疫苗需要多次传代，不同细胞或培养基质(如动物组织)交替培养

等办法，使病毒毒力降低，使之对人无毒或弱毒时，用做种子毒，来生产疫苗，

但是所耗时可能较长。

4.灭活疫苗在制备时需要将冠状病毒感染 Vero 细胞(非洲绿猴细胞)。Vero

细胞是 WHO 承认的疫苗生产细胞株，可以用 Vero 繁殖病毒，进行化学或物理灭

活后，以超过滤、区带离心和柱层析等到制备纯化疫苗，对它进行各种评价后，

以尽快用于临床。但是病毒繁殖需要规定的实验室才能实现，一般企业并不存在

相应的硬件条件。

5.mRNA 疫苗作为免疫性、安全性及灵活性的基因疫苗目前已经是冠状病毒

疫苗研究的一个重要方向。近日全球三大 mRNA 巨头之一 Moderna Therapeutics

宣布正在与美国政府卫生机构合作，开发针对目前的新型冠状病毒开发疫苗，并

最快将在今年 4 月进行新型冠状病毒疫苗的人体试验；同济大学附属东方医院

转化医学平台与斯微（上海）生物科技有限公司合作，依托“上海张江国家自主

创新示范区干细胞战略库与干细胞技术临床转化平台”课题子任务——mRNA 合

成平台成果，快速推动新型冠状病毒 mRNA 疫苗研发，这都显示了 mRNA 疫苗研究

已经是重要的方向。

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五、诊断与检测专利分析

本章针对冠状病毒检测和诊断进行专利分析。本次新冠肺炎疫情爆发时间与

流感流行时间重叠，普通发烧咳嗽与新冠肺炎表征上很相似，极易把两者弄混，

因此及时进行诊断确诊采取隔离措施对于疫情防控，实现“早诊断”非常重要，

而前期由于检测能力不足导致大量疑似病例无法确诊进而导致传染进一步扩大，

因此检测和诊断试剂盒相关技术在疫情防控中非常重要。

目前已有 90 余家企业已研发出新型冠状病毒检测试剂盒，其中，捷诺生物、

之江生物、华大、圣湘生物、达安基因等企业的试剂盒已经通过国家药监局审批，

供给量已经大幅提升，但是从“假阴性”以及众多的“疑似”病例等待筛查也可

以看出，试剂盒在检测灵敏性以及检测速度等方面还有改进的空间。

表 4 各技术分支专利文献、主要申请人及主要产品分布情况

产品类别 产品细分类筛选后

文献量主要申请人 上市试剂盒

诊断和

检测

基因检测与

诊断237

华大基因、安达基因、

上海捷诺、圣湘生物、

罗氏诊断、荣研化学

冠状病毒酶联免疫试剂盒、

冠状病毒 RT-PCR 诊断试剂

盒、呼吸道病原体多重检测

试剂盒、中东呼吸综合征

（MERS）冠状病毒核酸检测

试剂盒

蛋白诊断与

检测64

广州万孚、日本富士、

BIONOTE INC，PASTEUR

INSTITUT

冠状病毒胶体金检测试剂

盒、SARS 冠状病毒 IgM 抗体

检测试剂盒(酶联免疫法)、

酶联免疫法检测试剂盒、犬

冠状病毒(CCV)抗原快速检

测试剂盒

项目组从基因检测与诊断、蛋白检测与诊断、分离手段、检测用器具四个方

向对相关专利文献进行检索，并进一步人工筛选出中外文专利文献 646 篇。本章

以筛选出文献为研究基础，重点针对检测和诊断具体技术进行分析。

（一）申请量及趋势分析

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图 12 诊断与检测专利申请量趋势

从图 12 可见，从 2003-2019 年冠状病毒检测和诊断相关专利的整体申请趋

势是先下降后升高。出现 SARS 疫情和中东呼吸综合征（MERS）时申请量明显增

长，疫情技术后申请量出现明显下落。从具体分支的申请量来看，核酸检测的申

请量比蛋白检测的申请量要高，主要是因为蛋白检测技术难度高，而且研发的速

度也相对较慢。本次抗击“新冠肺炎”疫情的过程中，中国药监局审批通过的 7

个试剂盒也清一色均为核酸检测试剂盒也反应出了研发速度的差距。

（二）技术发展脉络

1.基因检测和诊断相关技术发展脉络

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图 13 核酸检测技术发展路线图

临床上针对冠状病毒引发疾病的诊断以核酸检测为主，核酸检测方法包括

PCR、荧光 PCR、RPA、LAMP、基因芯片以及新技术等。

（1）PCR 和荧光 PCR

80 年代 -2002 年左右，针对病毒检测主要以 PCR 为主，属于技术过渡期。

PCR 技术对检测病毒特异性 DNA 或 RNA 序列敏感，可在临床样本中更早地检测到

病毒。CN2003101019933 和 CN200480029048X 分别针对冠状病毒上的靶基因 U、

rep 基因进行 PCR 检测，来实现快速灵敏检测 SARS 冠状病毒。但是 PCR 技术本

身在灵敏性和准确性上还是有一定的提高空间。因此，随着技术的发展，RT-PCR

（Reverse Transcription-Polymerase Chain Reaction）在 2003 年以后逐渐在

病毒检测领域成为主流。由于其具有快速、准确、灵敏度高等优点，目前，WHO、

中国疾控中心等官方指南建议的检测方法主要是 RT-PCR。

2003 年 SARS 疫情期间的专利 CN03116659.8 涉及一种临床检测非典型性肺

炎病毒的方法及其试剂盒，其采用 RT-PCR 方法来进行冠状病毒检测，解决了临

床对非典型性肺炎病毒感染者的早期快速诊断问题，具有较高的准确性。但是，

由于 RT-PCR 本身对于模板的量以及引物的要求都很高，导致其灵敏度和特异性

并不稳定。因此，后续针对灵敏度和特异性的需求提升，科研工作者进行了研究

探索，例如：US14926461 通过抑制逆转录酶来提高检测的灵敏度和特异性。同

时，由于病毒的变异易导致单一扩增引物对的 RT-PCR 不能满足检测需求，进而

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加大对多重 PCR 的研发力度，例如，CN2019107948421 和 CN201110085937X 分别

涉及多重 PCR 检测包括 SARS 和 MERS 冠状病毒，极大地提高了单次检测病毒的范

围。

通过各方创新主体持续的改进和提升，使得 RT-PCR 技术得到稳步的提升，

成为目前诊断试剂盒的主流检测方式，也是目前我国审批通过的冠状病毒检测试

剂盒通过的检测方法。

（2）RPA

重组酶聚合酶扩增(Recombinase Polymerase Amplification，RPA)，被

称为是可以替代 PCR 的核酸检测技术。RPA 技术主要依赖于三种酶：能结合单链

核酸(寡核苷酸引物)的重组酶、单链 DNA 结合蛋白(SSB)和链置换 DNA 聚合酶。

RPA 扩增可以很简单的实现多重化，只需要增加引物/探针就可以一次性检测多

个扩增产物，CN201711395098.5 公开了重组酶聚合酶扩增检测重症急性呼吸综

合征病毒和中东呼吸综合征病毒用引物探针组和试剂盒及检测方法。但是 RPA

分析对扩增引物和探针要求很高，引物和探针的设计质量对重组率，扩增速度和

检测灵敏度影响较大。

（3）LAMP

LAMP，即环介导等温扩增反应，其操作简单，对仪器设备要求低，结果通过

肉眼观察白色浑浊或绿色荧光的生成来判断，相对于 PCR 技术对操作人员具有较

高的要求，环介导等温扩增法则显得较为简单，例如 CN2004800182095 采用 LAMP

方法来检测冠状病毒，具有反应快速和操作简单的优点，RT-LAMP 和 LAMP 类似，

只是扩增体系模板为 RNA 且加入了逆转录酶和 RNA 酶抑制剂，例如

CN2017105886900 就采用了 RT-LAMP 方法，具有更有益的灵敏度和特异性。虽然

LAMP 技术具有一定优势，但仍然存在一些问题,例如无法实现三个靶点以上的多

重扩增，且其灵敏度以及定量准确度以及封闭系统的完善性还有待提高。

（4）基因芯片

对于病毒疫病大规模的爆发，通常单一的诊断试剂筛查不能满足检测时效的

要求，因此，针对高通量核酸检测也越来越被关注，例如 US10807807 涉及人 SARS

病毒的高通量检测，具体针对病毒的 N-基因和 S-基因，消除了假阴性结果，

具有较高的灵敏度。与此同时，基因芯片技术也是冠状病毒高通量检测的发展方

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向，从最初的全基因组芯片技术 CN200310022953X，到近些年的微流控芯片技术

例如 CN2019103291800，该技术系可以将大量探针分子固定于支持物上后与带荧

光标记的 DNA 或其他样品分子（例如蛋白，因子或小分子）进行杂交，通过检测

每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。但是基因芯

片的研发具有一定的滞后性，在病毒爆发初期，需要快速检测时并不适宜马上推

出。

（5）新技术

在核酸检测领域也涌现出了一批新的技术，这些技术和传统的检测方式不同。

CN2018105696667 公开了一种纳米 PCR 的新技术技术，其原理是在纳米 PCR 缓冲

液中添加了粒径为 1nm～100nm 的纳米金属颗粒，当反应时产生具有超强导电性

的纳米流体，从而加快温度升高和下降的速度，减少在非目标温度的停留时间，

因而减少了反应非特异性扩增，同时提高了扩增效率和敏感性。所述

nanoRT- PCR 检测方法的最低核酸检测量比普通 RT- PCR 高 100 倍。US16331148

的专利申请中公开了使用 CRISPR 技术来提高核酸检测灵敏度和特异性。

CN201510422732.4 公开了一种呼吸道病原体检测试剂盒，该试剂盒是基于多重

PCR 结合核酸侵入反应及纳米金显色原理使用的，包含了 6种引物探针组合可用

于同时检测包括 SARS-COV 病毒在内的多种病毒。该方法特异性强，灵敏度高，

不需要配备昂贵的仪器，通过肉眼即可观察检测结果。这些新技术的产生，不仅

有效的促进了检测技术的发展，也为病原诊断提供了重要的技术手段。

在基因检测与诊断方面，主要分为核酸芯片检测以及 PCR 检测手段。PCR 检

测技术从传统的 RT-PCR 发展到 LAMP-PCR 以及高通量逆转录 PCR，在不断提高灵

敏度的同时，技术发展也在朝多元化发展，例如提高扩增效率、避免产物污染、

消除假阴性，同时检测多种病毒等效果，可以看出 PCR 手段也越来越向不断提高

实际应用的精准度和消除干扰等方向发展。而核酸芯片是目前专利申请的热点，

其瞄准了这类技术的高通量和快速性。因此基因检测技术中提高灵敏度、减少假

阴性、提高检测速度以及高通量等是研究的重点方向。目前，正在使用的 RT-PCR

核酸检测是临床诊断，解除隔离、康复出院的重要诊断依据之一，其主要依靠了

基因检测手段研发快、检测快的特点。

2.蛋白检测和诊断相关技术发展脉络

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图 14 蛋白检测技术发展路线图

蛋白检测技术优势在于特异性强、灵敏度高。对于多次核酸检测阴性，又高

度怀疑新型冠状病毒感染的患者，如能尽快采用免疫检测技术进一步检测，将能

大大提高诊断的准确率。然而相较于核酸检测，蛋白检测技术相关专利申请及产

品的出现相对滞后，这是由于蛋白检测的基础依赖于冠状病毒蛋白结构的明晰，

还涉及抗原及抗体的合成、筛选，比起依据核酸序列设计、合成引物，在操作上

更为复杂。但基于实际应用的需要，为提高检测准确性，辅助核酸诊断进行确诊，

抗原抗体反应的免疫检测技术也应作为目前研究的重点。

（1）免疫层析法

免疫层析法的特点是简便快速、易于操作、不受检测条件的限制，可应用于

医院、机场、海关、家庭等场所， 能够在几分钟内判断结果，从而及早预防疫

情扩散。其中胶体金免疫层析又是近些年常见且发展迅速的免疫检测方法，广州

万孚生物技术有限公司2013年 6月 18日的专利申请CN2003100268958公开了一

种检测 SARS 病毒的胶体金检测试剂盒，可在 10 分钟内完成检测，且不需特殊设

备及专业人员操作。相较于其他检测技术，胶体金检测试纸可由患者自行完成测

试，在新型冠状病毒大量传播阶段，将有助于病情快速诊断、社区防控，以及医

院进行分级分类治疗。

（2）酶联免疫（ELISA）技术

免疫检测技术相关专利申请以及检测产品以 ELISA 技术为主，尤其早期的专

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利申请多于 ELISA 技术相关。而 ELISA 技术的高灵敏度要求抗原的纯度高、特异

性高。较早出现的 SARS 免疫检测相关申请为 CN03116661.X 号专利，其是将 SARS

冠状病毒全病毒裂解液包被固相支持物用于检测人血清中含有的 SARS 抗体。后

续，随着对 SARS 蛋白结构分析更加明晰，随之出现了以重组表达 SARS 主要结构

蛋白作为抗原的间接 ELISA 法相关申请，例如 CN2003100452299。进一步，SARS

不同结构蛋白，以及不同毒株特异性蛋白逐步被纯化，作为抗原，相应的单克隆

抗体被研发出来，因此出现了双抗体夹心法 ELISA 及双抗原夹心法 ELISA 技术的

相关专利申请，其比间接 ELISA 法敏感性更强，中国科学院上海生命科学研究院

申请的 CN2004100528733 号专利申请涉及双抗体夹心法 ELISA，能够直接检测血

清中抗原，大大缩短了检测的窗口期。

（3）免疫荧光法

免疫荧光法是指用荧光物质标记抗原或抗体，主要用于显示和检查细胞或组

织内抗原的定位，其特点是特异性高，缺点是敏感性偏低；而且每检查一种抗原

就需要制备一种荧光抗体。此法常用于细菌、病毒等微生物的快速检查，由于荧

光判别需要荧光显微镜等大型检测设备，因此操作的复杂性较高，不适于大规模

高通量检查，但可能在寻找病灶、抢救危重患者的用药指导中起到一定的辅助作

用。永信药品工业有限公司的专利 CN1680432B 涉及用免疫荧光检测的方法检测

SARS 病毒 3A 蛋白在患者组织切片中的细胞定位，该方法能显示 SARS 病毒在不

同器官中的侵袭情况，有助于疾病治疗中对症施药。

（4）免疫微球法

免疫微球法是将抗原偶联或交联到有机聚合物制备的微球上，制成免疫微球

试剂来检测抗体，其最显著的优点是简便、快速，可在 1分钟内得到结果，但是

该方法的缺点是免疫微球本身很不稳定，受温度和盐浓度影响很大，容易造成假

阳性的实验误差。受限于上述缺点，免疫微球法的相关申请以及产品较少。中国

科学院动物研究所的 CN100425991C 号专利公开以表面有羧基修饰的聚苯乙烯微

球为内核，其表面的羧基通过多聚赖氨酸化学偶联了作为抗原的 SARS 冠状病毒

S、N、M或 E蛋白，可提高偶联的稳定性，其敏感性和特异性好，准确性高，检

测不需要任何仪器设备，经济实用，适合广大基层卫生防疫单位快速普筛使用。

（5）蛋白芯片

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悬浮蛋白芯片的基本原理为“三明治夹心”免疫测定法，悬浮芯片技术系统

是由许多羧基化微球为主要基质构成的,通过蛋白质检测探针,在杂交反应进行

时再加上荧光标记通过微球上的平均荧光强度实现检测。中国检验检疫科学研究

院开发的 CN2009100802571 涉及一种重要发热病原快速筛查系统，通过设计蛋白

悬浮芯片除了可以检测多种病原以外，还具有比 ELISA 反应更加充分的液相环境，

且具有省时省力，特异性强，灵敏度高，并且无创伤的优点。此外

CN2009100826006 涉及一种新的检测血清样本中 SARS 抗体的方法和产品，同样

通过设计蛋白悬浮芯片动态检测范围为 146.48-2400000pg/mL，高于 ELISA 方法

动态检测范围 0.6-38.4ug/mL 达 2 个数量级。

蛋白检测手段可在核酸检测阴性无法确诊的情况下，进一步确定病毒感染的

情况。由于依赖于病毒结构的明晰，因此专利技术发展相对滞后，但由于其技术

类型丰富，且每种技术特点鲜明，如灵敏度远远高于核酸检测，容易实现高通量，

可检测早期感染情况等优势。而且，蛋白检测手段中，也存在快速简便的技术，

如胶体金层析法，其不受检测条件的限制，可设计成患者自行使用的试纸条进行

检测，有助于快速诊断。同时，蛋白检测方面抗原的选择以及灵敏度也是重点的

方向。虽然抗体检测一般滞后于核酸检测，但是抗体水平检测是评估人群感染率

和康复的有效方法。

（三）申请人分布情况

图 15 主要申请人申请量排名

根据专利申请量的申请人排名来看，高校和科研院所所占的比例较高。从

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03 年之后，再经过 15 年的中东呼吸综合症疫情事件，在国家科研项目的支持下，

高校和科研院所在诊断领域已经积累的一定的科研基础，也初步构成了我国自主

知识产权的诊断技术体系，其科研成果也相应的转化成为专利资产。

（四）主要申请人及产品

1.主要申请人情况

（1）华大基因

在诊断试剂盒领域，华大基因具有较为重要的地位。在疫情发生后第一时间

研发成功了新型冠状病毒核酸检测试剂盒，包括 RT-PCR 技术的快速检测试剂盒

和基于宏基因组测序检测试剂盒。这与其较强的研发实力密不可分。2003 年 5

月，华大基因用十几个小时测出了 SARS 病毒序列，96 个小时做出了 SARS 病毒

酶联免疫试剂盒。在诊断领域其主要研究方向为诊断试剂盒的研究以及高通量测

序，其申请的涉及检测相关的专利达到 1908 项，具有极强的技术储备。

（2）港大科桥/香港大学

港大科桥是香港大学 1994 年成立的负责科技成果转化的公司，公司技术主

要依托于香港大学的科研成果。在专利数据库(Incopat)中以涉及冠状病毒或急

性呼吸综合征为检索入口检索发现香港大学的全球申请总量相较于其他国内申

请人明显占先，特别是针对 SARS 诊断的试剂盒有多重布局：CN200480007680.4、

US10807807、CN200710087738.6 等，具有较强的研发能力。

（3）张锋团队

张锋是美国麻省理工学院华人科学家，是真核细胞基因编辑技术的创始人之

一，其推动了基因编辑技术在 2012 年后飞速发展。特别是专利申请

WO2017040316A1 的提出，正式宣告基因编辑技术登上了冠状病毒检测的舞台，

该技术主要利用 Cas13a 蛋白在特异性切割靶标 RNA 时，会继续切割非靶标 RNA

这一特点，在整个体系中加入带有荧光标记的 RNA 信号分子，一旦带有荧光的

RNA 被切开，就会发出荧光信号，该技术与等温扩增技术结合，可高特异性高灵

敏性低对病毒核酸进行检测。应用 CRISPR 技术的检测方法具有常温反应、高灵

敏、低成本等特性，使其展现出巨大的分子现场即时检测潜力。

（4）达安基因

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中山大学达安基因股份有限公司依托中山大学雄厚的科研平台, 是以分子

诊断技术为主导的，集临床检验试剂和仪器的研发、生产、销售以及全国连锁医

学独立实验室临床检验服务为一体的生物医药高科技企业，也是在疫情爆发第一

时间就推出了新型冠状病毒（2019-nCoV)核酸检测试剂盒并获批。其核心技术荧

光检测曾获得 2003 年核酸扩增（PCR）荧光检测试剂产业化二等奖，其专利申请

量达到226项，其中涉及冠状病毒检测试剂盒的核心专利的有CN201910821266.5、

CN201610147784.X、CN03146844.6 等多项。

（5）军事医学科学院微生物流行病研究所

军事医学科学院微生物流行病研究所成立于 1958 年，是全军专门从事微生

物、流行病研究的综合性研究机构，在病原微生物的诊断领域具有鲜明特色。在

疫情发生后，与热景生物合作研制了核酸法试剂盒已经获国家药监局批准用于临

床诊断，快速检测的酶联免疫法已经研发。研究所具有较强的科研能力，其涉及

检测的发明专利共计 133 项，涉及多种呼吸道病毒，其中涉及 SARS 检测就有

CN200410032717.0 、 CN200310115023.9 、 CN03146080.1 、 CN03116661.X 、

CN03124299.5 等。

2.主要产品

表 5列出了部分国内重点试剂盒企业的相关专利和产品，所述企业通过对冠

状病毒的研究积累，在具有自主知识产权的专利技术储备的基础上，快速响应并

研发针对此次新型冠状病毒的检测诊断试剂盒。

表 5国内重点试剂盒企业相关专利和产品

相关企业 核心专利 SARS 检测试剂盒 新冠肺炎相关检测试剂盒

华大基因 CN1216902C等 4项 1个核酸/5个蛋白试剂盒（上市） 2个核酸试剂盒（上市）

达安基因 CN100424183C 1个核酸试剂盒（上市） 1个核酸试剂盒（上市）

捷诺生物 CN201811508040.1 无 1个核酸试剂盒（上市）

广州万孚 CN1159580C等 3项 无 2个免疫试剂盒（待上市）

丽珠集团 CN105067807B等 5项 无 3个免疫试剂盒（待上市）

（五）小结

此次疫情中，从疫情爆发开始算起，到试剂盒的推出，时间非常短暂，效率

也很高，但是从“假阴性”以及众多的“疑似”病例等待筛查也可以看出，在检

测灵敏性以及检测速度等方面试剂盒还有改进的空间。

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经对以上分析，对国内创新主体提出以下建议：

1.提高 RT-PCR 的检测精确度和准确度，配合必要的基因测序及抗体水平的

评估是较好的组合，建议快速建成高通量的检测中心。让所有待排查和有需求的

人员尽快得到明确的检测结果，更好的实现群防群控。

2.借助新技术提高实验室检测新型冠状病毒核酸的灵敏度

由于实时荧光 RT-PCR 试剂本身的检测灵敏度欠缺，或者早期感染者核酸拷

贝数极低，假阴性患者得不到确切诊断，容易造成社区传播。可以考虑增加例如

非翻译区的前导序列作为检测靶标、减少 PCR 抑制、稳定样本中的 RNA，采用分

子信标结合 RT-PCR 提高检测下限，甚至引入 CRISPR 生物敏感器等方式，使实验

室检测的灵敏度进一步提高。另外建议有关部门加强试剂盒生产和实验室检测环

节的质控，建立全国统一的检测标准，使得检测有章可循。

3.研究适于基层对感染者进行快速初筛的检测试纸条

目前能够进行实时荧光 RT-PCR 检测的实验室有限，并且检测时间较长，导

致疑似患者滞留普通发热门诊或居家观察。建议研制无需仪器的胶体金检测试纸

条等，供社区医院和普通发热门诊对有症状病人或医学观察人群进行初筛，尽早

对阳性病人分级分层展开隔离治疗以及对密切接触者开展医学观察。

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六、医疗器械专利分析

为了打赢这场疫情防控阻击战，国家采取了大量措施并调用大量人员物资投

入这场战役，其中医疗器械是医护人员与病毒作战的武器，如：医用呼吸机、隔

离舱、心肺仪是重症病人生命的保障，CT 影像设备是准确检查的工具，医用智

能机器人和体温检测仪在疫情防控中发挥了重要作用。因此，项目组对这六类医

疗器械相关专利文献进行检索，由于这六类为常见医疗器械，相关文献量超过十

万篇，项目组从与防治新冠肺炎相关、专用于肺部疾病、专用于隔离病人等角度

进行人工筛选，筛选出 1914 篇专利文献。本章对筛选出的文献进行分析，并重

点针对体外膜肺氧合（ECMO）相关专利文献进行分析。

（一）医疗器械特点及在新冠肺炎防疫中作用

1.医用呼吸机

呼吸机能够帮助病人维持基本的呼吸循环，根据呼吸机的介入程度可将呼吸

机分为无创呼吸机和有创呼吸机。其中无创呼吸机是指通过面罩、鼻管等对人体

不产生创伤性伤害的方式将气体引入到患者气道。而对于重症患者，仅仅作用于

五官的压力还是无法将气体正常的引入到肺部时，此时需要进行气管插管或气管

造口插管，前者通过口腔插入导管至气管，而后者在患者喉部直接切开气管，并

经造口后插入导管以进行肺部通气。

新冠病毒感染的肺炎属急性呼吸道感染疾病，患者呼吸系统严重受损后会出

现呼吸困难、窘迫急促、甚至休克等为特点的急性呼吸衰竭。根据国家卫健委发

布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案 (试行第四版)》指导意见，无创机械

通气是治疗新冠肺炎呼吸衰竭的首选机械通气方式，但是针对重症患者，有创插

管能够提供更为有效的呼吸支持，从而《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试

行第五版）》中建议重型患者应当接受鼻导管或面罩吸氧，并及时评估呼吸窘迫

和/或低氧血症是否缓解，如果接受标准氧疗后上述症状无法缓解，应采用高流

量鼻导管氧疗或无创通气，若短时间（1-2小时）内病情无改善甚至恶化，应当

及时进行气管插管和有创机械通气。

2.隔离舱

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隔离舱是一种用于与外界环境隔离的装置，其可分为正压隔离舱和负压隔离

舱两种，其中负压隔离舱主要用于对病患与外界进行隔离，因此在传染病防护中

会使用负压隔离舱。负压隔离舱能有效地使新冠肺炎确诊患者或疑似病例与外界

隔离，避免交叉感染，并能对隔离后的确诊或疑似病例进行收治或运送转移，从

而防止新冠病毒进一步扩散，对医护人员和周围环境起到保护作用。

3.心肺仪

心肺仪可以用于多种情况下的手术治疗，针对心力衰竭和呼吸衰竭患者进行

有效抢救，其中体外膜肺氧和技术（extracorporeal membrane oxygenation,

ECMO）作为一种有效的心肺支持治疗手段，可为心肺功能衰竭患者提供有效的循

环支持治疗，为心脏、肺脏功能的恢复赢得时间。

新冠病毒感染的肺炎使得呼吸系统严重受损，而 ECMO 能够对其进行针对性

的治疗，但在选取 ECMO 患者的时候，首先要考虑其前期已经进行的机械通气时

间，一般认为高气道压/高吸入氧浓度的机械通气会造成相应肺损伤，因此当呼

吸机治疗时间超过 7 天时，并不适宜进行 ECMO 支持，即 ECMO 应该在病程早期

使用而不是作为补救措施，在患者呼吸机治疗时间小于七天，且低氧不能改善的

情况下，应考虑进行 ECMO 支持；其次需要考虑病情可逆性，以免需要高操作精

度的 ECMO 插管对患者造成损伤。

4.医用智能机器人

用于新冠防疫的医用智能机器人主要分为消毒机器人、配送机器人、诊疗机

器人以及护理机器人。其中消毒机器人将消毒机构与机器人相结合，通过紫外线

照射和喷洒消毒剂等的智能控制实施消毒灭菌，配送机器人主要依赖其路径规划

和自主导航能力实现医疗用品以及餐食的准确配送，诊疗机器人可依靠其人机交

互和机械结构精确控制等技术实现对患者的智能问诊、影像采集以及自动采样等

操作，护理机器人同样可依靠人机交互、机械结构系统设计等技术实现日常护理

以及转移运送患者等功能。

5.红外体温检测仪

体温是人体的重要生命体征之一，其测量的结果对于医生诊断疾病、治疗与

护理都具有十分重要的参考价值。体温测量是诊断具有发热这一首发症状病例的

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最初环节，通过红外体温检测，能够快速的识别出是否发热，且在测量过程中不

需要与被测对象直接接触，降低了交叉感染的可能性，使安全性得到了保证，在

疫情防控中发挥着重要的作用。

6.CT影像设备

《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案（试行第五版）》明确了新型冠状病毒

感染的肺炎的临床特点，在胸部影像学中，患者早期呈现多发小斑片影及间质改

变，以肺外带明显，进而发展为双肺磨玻璃、浸润影，严重者可出现肺实变，胸

腔积液少见。在诊断标准方面，上述肺炎影像学特征是湖北以外省份疑似病例及

湖北省临床诊断病例的重要诊断标准之一，也是确诊病例治疗过程中医生判断病

程进展的重要依据。CT影像设备为一种通用医疗器械，关于 CT影像设备的专利

文献数量非常多，项目组主要针对肺部检测的 CT 影像设备专利文献进行筛选和

分析。

（二）ECMO 专利分析

1.申请量情况及趋势分析

图 16 ECMO 专利申请趋势图

上图显示了专利之星数据库中近二十年 ECMO申请的数据量变化，在 2009年

美国甲型 H1N1流感中 ECMO发挥了重要的作用，创造了较高的存活率后，其申请

量随之出现了明显的增加。

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2.技术发展情况

图 17 ECMO的技术发展脉络

ECMO 的技术能够追溯到 20 世纪 30 年代，Gibbon 等人发明了体外循环机，

ECMO 从心脏领域转入呼吸领域源。自 1976 年密歇根大学医学院的 Bartlett 首

次成功将 ECMO应用于新生儿呼吸衰竭后，1989年，密歇根大学医学院正式成立

体外循环生命支持组织（ELSO），到近年,在 ELSO注册的医院和病例数正逐年增

加。ECMO 的主要部件包括驱动泵和氧合器，前者提供血液循环的动力，后者进

行气体交换，而其他配件能够提供相应使用支持。

传统的 ECMO采用液压泵形式（EP80610A1），其通过滚动推动泵管中的血液

运动，从而产生循环，虽然其具有对血液破坏性小，血流无回流等优点，但其预

充量大，体积笨重。老式离心泵虽然减少了体积，但是其驱动力小，血液损伤大，

且容易产生血栓；新型的离心泵（JP05212110A）采用涡轮设计，增加了血液驱

动力，对血液摩擦力小；而采用了血液监控的泵体（CN101663056A）能够更精准

的控制流速，保证安全。

3.申请人分布情况

通过国家药品监督管理局进口医疗器械产品目录查询可以看到，自 2003年

以来，通过进口方式进入我国的 ECMO产品主要集中在泰尔茂（terumo）、索林

（sorin）、马奎特（maquet）这几家公司，同时我国也有多家企业注册或备案

了 ECMO相关产品，他们分别是北京米道斯医疗器械有限公司，西安西京医疗用

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品有限公司，东莞科威医疗器械有限公司，西安岱岱生物医学工程有限责任公司，

江苏赛腾医疗科技有限公司，而通过本次专利数据库的筛选，我们发现，这些公

司均对其产品进行了专利布局（见图 18）。

图 18 ECMO专利主要申请人情况

4.主要国外申请人情况

（1）泰尔茂（terumo）

泰尔茂株式会社于 1982年在世界范围内首先发售有孔纤维型人工肺脏，并

于 1999年接受美国 3M公司的人工心肺事业转让，其在人工心肺方面布局了多项

专利：

图 19 泰尔茂公司的 ECMO专利情况

上图是泰尔茂公司的主要 ECMO专利，可以看到，早从 1982年开始，泰尔茂

公司就已经开始专利布局，40年过去，它依然在推陈出新，且其涉及的领域深

入到心肺仪的各个部件，这样的持续研发的态度，值得很多我国的厂家学习，而

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数据也显示，近十几年，中国市场也是泰尔茂公司密切关注的市场，其已在相关

领域取得多项专利授权。

（2）索林集团意大利有限公司

索林集团意大利有限公司（前身为 Dideco）于 1978年由当地企业家集团建

立，该集团将其在透析领域的技术专长转移到使用相同技术进行血液过滤和氧合

的领域。索林集团意大利有限公司的心肺产品应用在成人、儿童、新生儿开心手

术的体外循环中。索林集团意大利有限公司是世界上第一家专为新生儿患者开发

氧合系统的公司。部分索林集团的主要 ECMO专利如图 20所示。

图 20 索林公司的 ECMO专利情况

5.主要国内申请人情况

（1）东莞科威医疗器械有限公司

东莞科威医疗器械有限公司主营产品的体循产品包括体外循环条件下进行

心脏直视手术时替代人体肺装置的膜式氧合器及配套氧合器使用的动/静脉插管、

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吸引管、动脉微栓过滤器、超滤器、心肌保护液灌注装置、贮血滤血器、体外循

环管道、氧气过滤器等等。

图 21 东莞科威公司的 ECMO专利情况

从图 21可以看到，本公司的涉案产品主要集中于氧合器领域，其中于 2012

年 5月 2日公开的授权专利 CN101569766B现在还处于有效阶段，十年的坚持，

蕴育了 2017年一批系列申请的产生，希望这样的研究投入能够持续下去。

（2）江苏赛腾医疗科技有限公司

江苏赛腾医疗科技有限公司专注于 ECMO设备的研发生产，目前已完成 ECMO

设备核心研发工作，已完成首例大动物实验，游离血红蛋白浓度稳定。江苏赛腾

医疗科技有限公司虽然是新成立的公司，但是其在研发伊始已经开始了专利布局，

如下图所示， 专利之星数据库也收录了其部分发明在审专利。

图 22 江苏赛腾公司的 ECMO专利情况

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（三）小结

自上世纪 50年代 ECMO诞生，国外相关厂家均经过了数十年的发展，其产品

涉及 ECMO 的各个部分，产品整体协同性好，且经过这二十多年的不断应用和更

新换代，在临床使用时更易被患者接受，而我国企业进入该领域较晚，其产品前

期主要集中于耗材，而针对 ECMO整体的产品还缺少突破，且在临床上还缺少广

泛应用，这需要后续更大的研发投入以得到更多更好的产品面世。

根据近几年专利分析，各公司对 ECMO的整体结构改进不大，但是都加快了

在氧合器结构上的专利布局，多家国外公司开始研发具备加热功能的氧合器以提

高氧合效率，而多家国内公司也跟进了该热点，总体来说，改进氧合器氧合效能

使其能够更稳定的工作，以及使得整体的体外循环系统更智能且便携是各个公司

正在努力完成的工作，这也是我国研究者需要注意以及努力的方向。

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七、病毒防护专利分析

病毒防护产品对医护人员来说是上战场的铠甲，保护着医护人员在与病毒斗

争时的生命安全，对普通人员来说是避免自己被传染、保护自己和家人安全的保

障。尤其对医护人员来说，口罩、防护面屏、护目镜、防护服/隔离衣和洗眼器，

共同构成了一副防止病毒侵入的防护盔甲。医用口罩阻断飞沫或气溶胶传播，防

护面屏防止咳嗽或血液喷溅到医护人员面部，护目镜防止携带病毒的微颗粒进入

眼睛，防护服/隔离衣避免患者血液、体液、分泌物、排泄物喷溅到医护人员身

上，也保护患者不受外界病原体及其他污染物影响，洗眼器在紧急情况下用大量

流动的水清洗眼睛降低被感染风险。

项目组以五种常用的防护用品以及防护用新材料为目标，对相关专利文献进

行检索和筛选，筛选出中外文专利文献 806篇，本章对相关文献进行专利分析，

并针对热点防护产品的专利情况进行详细解析。

（一）医用口罩申请量及趋势分析

医用口罩分为普通医用口罩、医用外科口罩以及医用防护口罩，过滤等级依

次增加。防护口罩作为重要的面部防护产品，可以过滤空气中的悬浮微粒，阻隔

飞沫、血液、体液、分泌物等，适用于医务人员和相关工作人员在普通医疗环境、

外科手术等有创操作过程、经空气传播的呼吸道传染病病区及经呼吸道传染的疾

病疫情发生期间的使用，保护佩戴者不吸入被污染空气。

为了解医用口罩领域的较新技术，本报告选取 2002年之后的较为重要的专

利申请作为分析对象，得到申请量趋势图。由图 23可见，2002年至 2008年间，

申请量并未出现较大变化，2009年有所增长，2009年直至 2013年基本维持稳定。

2014年开始，申请量出现较快增长，2018年又出现了一个增长高峰，上述申请

量的增长或与国际重大公共卫生时间相关，例如：2009 年美国暴发甲型 H1N1

流感疫情、2012年中东爆发MERS疫情、2015年韩国爆发MERS疫情的。由此

可见，疫情爆发期间，社会对于医用口罩需求量的增加以及防护隔离性能的更高

要求推动了后续研发和技术改进。

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图 23 医用口罩申请趋势

（二）医用口罩申请人分布情况及主要申请人情况

1.申请人分布情况

从下图的申请人分布可以看出，医用口罩的国外主要申请人包括 3M 公司、

霍尼韦尔和强生，而国内主要申请人包括泰州泰宇医用制品有限公司、河北荣翔

医疗器械有限公司以及东莞市启原实业有限公司。

图 24 医用口罩领域主要申请人

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2.主要申请人情况

（1）3M公司

3M公司总部设在美国明尼苏达州的圣保罗市，属于全球性多元化科技企业。

1967年，3M研制出第一种用于呼吸保护的一次性面罩，广泛用于保护各类在工

作中接触高浓度粉尘的劳动者。随后，3M不断深入研究颗粒物防护技术，研制

生产出多款防护口罩。其主要专利申请布局如下图所示。

图 25 3M公司的医用口罩专利情况

从 3M公司的专利申请布局可以看出，3M的防护口罩产品除了涉及较为常

见的杯式等罩面形状之外，还具有横向折叠式。同时，3M公司在口罩鼻梁部以

及口罩周边密封结构方面也申请了专利，在具有可替换过滤材料的重复使用口罩

方面同样进行了研发。此外，3M公司还较为重视口罩佩戴者的使用感，因此，

在呼吸阀、水蒸气透过材料等方面也进行了专利布局。可见，3M公司的防护口

罩申请布局较为广泛。

（2）霍尼韦尔

霍尼韦尔国际是一家全球多元化高科技和制造企业，霍尼韦尔的个人防护业

务始于 2008年收购诺斯之后，此后又相继收购了斯博瑞安、京士，并在中国建

厂以及设立研发中心。NCP防

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图 26 霍尼韦尔公司的医用口罩专利情况

从霍尼韦尔公司的专利申请布局可以看出，该公司的防护口罩产品主要涉及

纵向折叠式和杯式，并且主要集中于一次性使用口罩方面。与 3M公司相似，霍

尼韦尔公司在口罩鼻梁部以及口罩周边密封结构方面也进行了研发。此外，霍尼

韦尔公司在带有呼吸阀的防护口罩方面也具有一定数量的专利布局。

（3）泰州泰宇医用制品有限公司

泰州泰宇医用制品有限公司位于江苏省泰州市，是一家集有无纺布口罩、

医用纱布、无纺布帽等多种医用产品生产、销售于一体的大型集团企业。

图 27 泰宇公司的医用口罩专利情况

由泰州泰宇公司的专利申请布局可知，其专利申请主要集中在对于口罩的佩

戴舒适度以及口罩功能的改进，例如，调整挂耳部、增加防滑部、增加散热片以

及将其他功能部件集成于口罩中，从而使口罩具有多种功能。

3. 国内外申请人技术特点对比

对国内外申请人的专利申请布局进行比较后可以看出，国外申请人的申请多

集中在通过结构改进以增加口罩密闭性、通过材料改进以降低呼吸阻力、排湿等

方面，而国内申请人更加关注多功能集成口罩方向的研发。

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（三）医用口罩技术发展脉络及趋势

为了反映近些年来防护口罩领域的技术发展趋势，本节以 2010年之后申请

的专利文献作为分析对象。从如下技术发展脉络图中可以看出，2010年-2012年

间的申请主要涉及对于鼻梁部位的密封结构改进，早期主要以提高口罩密闭性为

主要研发方向。2013-2016年间的申请主要涉及材料方面的改进以及呼吸阀的更

新设计，可见，随着技术的进步和使用者需求的变化，防护口罩除了保证其密闭

性之外，也开始追求佩戴的舒适性和使用便捷性。2017年-2019年的申请主要涉

及口罩的折叠、轻质材料的使用以及多种功能的便捷集成，以使佩戴者受到保护

的同时能够获得更加舒适的佩戴效果。这对于感染科室以及疫情期间处于长时间

工作状态的医务及其他防护人员来说，显得尤为重要。

图 28 防护口罩技术发展脉络图

可见，为了进一步提高佩戴者的舒适度以及为了满足医疗护理行业从业人员

的使用需求，未来技术的发展方向将继续集中在新材料的开发和应用方面，同时，

多功能集成防护口罩的发展也有望成为未来的研究热点。

（四）小结

本章对医用产品的整体申请趋势进行分析，并且针对医用口罩的主要申请人

及技术发展脉络进行深入分析，并进行发展方向预测，以期为国内企业提供研发

方向参考，建议国内相关企业发挥技术集成的优势，在材料研发、改善舒适性、

功能集成口罩方向发力，满足用户更多需求。

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八、医用消毒专利分析

对于传染病防护，消毒是阻断病毒传播的主要手段，从消毒对象上来说，主

要有空气消毒、器械消毒及手部消毒，项目组针对消毒相关的专利文献进行分析，

筛选出对于飞沫传播和接触传播传染病疫情防护相关的专利文献，共筛选出中外

文专利文献 173篇，本章对医用消毒专利的整体情况进行分析，并对空气消毒和

器械消毒两个重点分支进行重点研究。

（一）医用消毒申请量及趋势分析

图 29 医用消毒申请趋势

医疗行业中消毒必不可少，因此消毒方法和装置的申请在早期就有，但是申

请量不大，随着社会发展，为了保障人民健康，各国对消毒领域的研究和发展均

给予了应有的重视。在 2003年 SARS疫情发生后，消毒领域的申请量有了一定

规模的增长。2009 年后，全球连续经历了美国甲型 H1N1 流感疫情爆发、2012

年中东MERS疫情爆发、2015年韩国MERS疫情爆发，消毒领域开始受到研究

者的重视，申请量有了一定增长。

（二）申请人分布情况

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图 30 主要申请人情况

主要申请人情况如图 30所示，从申请数量来看，医用消毒领域的国内申请

人相对分散，国外主要申请人有美国消毒器公司（11项），3M创新公司（8项），

三菱电机株式会社（5项）。其中，美国消毒器公司主要涉及消毒效果检测领域

（6项），此外还涉及器械消毒领域，3M创新公司主要涉及消毒效果检测领域（7

项）。

（三）空气消毒

空气传播感染疾病是医院感染的重要隐患，进行空气消毒是切断疾病传播途

径、控制疾病传播范围、保护人群健康的一种有效方法。根据现有研究，病房的

空气质量与呼吸道感染率存在明显关系，因此，对医院的室内空气消毒是非常重

要的。

空气消毒按照其类型主要包括物理消毒法、化学消毒法。目前医院空气消毒

的主流技术为物理消毒方法，常用有紫外线照射和过滤除菌以及静电除菌。化学

消毒法是指用化学消毒剂气体或气雾进行熏蒸或雾化消毒空气。

紫外线常用于空气消毒，一般多以 253.7nm作为杀菌紫外线波长的代表，它

主要是通过紫外线照射释放能量，让微生物细胞内的核酸、原浆蛋白和酶发生化

学反应，从而使微生物突变或者死亡，同时空气中会产生臭氧，加强消毒作用。

持续有效的照射，能够消灭空气中的细菌，切断其繁殖。

紫外线消毒主要申请人有美国的传感器电子技术公司、日本的 ENEFOREST

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株式会社。传感器电子技术公司的专利 US10478515B2公开了一种系统，包括：

一组紫外辐射源，其被配置为产生指向存储区域内的紫外辐射；以及监视和控制

系统，用于通过执行包括以下步骤的方法来管理存储区域：使得能够选择多个可

选操作配置中的每一个，所述多个可选操作配置包括：病毒破坏操作配置、细菌

消毒操作配置和状况监测操作配置，其中每个操作配置包括用于紫外辐射的目标

波长、目标强度范围和目标模式的唯一组合。ENEFOREST 株式会社的专利

JP6586180B2提供一种能够对室内的浮游细菌、病毒进行消杀，并且能够降低对

人体的影响的室内消毒装置，室内消毒装置包括：壳体；安装单元，其用于将壳

体安装到高于人的高度的位置处的壁表面；光源，其设置在壳体中并照射紫外线；

以及限制构件，其在壳体的至少一个表面上，用于限制由光源照射的紫外线的照

射范围。

（四）器械消毒

医疗行业中，医用消毒设备是必不可少的，彻底的消毒处理能够有效防止传

染病传播和患者伤口感染，以及其他可能存在的交叉感染。器械消毒按照其类型

主要包括物理消毒法、化学消毒法，具体方式分为高温消毒、紫外线消毒、臭氧

消毒及消毒剂消毒。

器械消毒的主要申请人包括：

1.美国传感器电子科技有限公司(SETI)，成立于 1999年，从 2004年起陆续

为客户提供一系列波长范围从 240nm到 360nm的 LED灯。SETI被业界推崇为

UV-B和 UV-C LED全球领导者，2016年申请了一种用于向医疗装置提供清洁处

理的紫外线照射器（US2016/0324996），包括与至少一个紫外线辐射源和传感器

一起操作的紫外线清洁处理系统，该紫外线照明器能够与听诊器和医疗仪器探针

配合使用，适用于各种医疗设备的表面消毒。

2.美国 Steris公司成立于 1987年，凭借卓越的技术和可靠的质量向全世界医

疗、科研、仪器及工业用户提供感染控制、污染防治、微生物抑制和外科支持的

产品。2006年申请了一种利用过氧化氢蒸汽对物体表面进行消毒的蒸汽发生装

置（US2006/0008379）。

3.泰尔茂株式会社（Terumo Corporation）成立于 1921年，是医疗器械及医

药制品的大型企业，致力于开发、生产和分销世界级医疗设备，2013年针对药

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剂填充注射筒的高压水蒸气灭菌器提交了专利申请（WO2014141465），通过设

定升温及灭菌工序中的参数可靠地提高了消毒效果。

（五）小结

医用消毒方法种类多样，方式分散，且传统技术如紫外线消毒效果一直比较

可靠，一直在被广泛使用，所以医用消毒专利申请量变化不大，是比较稳定的传

统行业。近年来全球连续经历了美国甲型 H1N1 流感疫情爆发、中东MERS 疫

情爆发，消毒领域开始受到研究者的重视，申请量有了一定增长。但是由于利润

有限，故申请人分布比较广，没有明显的行业巨头或者技术领导者。

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九、废弃物处理专利分析

医疗废物具有极强的传染性、生物毒性和腐蚀性，未经处理或处理不彻底的

医疗废物，极易造成对水体、土壤和空气的污染，对人体产生直接危害。新型冠

状病毒具有极强的传染性，其污染物如何处理，也是应当引起重视的问题。

本章针对医疗废弃物的专利技术进行梳理和分析，按照处理对象分为感染性

废物，病理性废物，损伤性废物，药物性废物以及化学性废物五个分支。

本章分析的检索范围以专利之星数据库及其他专利数据库收录的专利数据

为数据源，经过统计和筛选，对全球涉及医疗废弃物处理的专利共计 693条专利

数据进行进一步分析。

（一）专利申请总体态势

1.申请量趋势

下图展示了医疗废弃物领域在全球不同国家或地区中专利申请量的发展趋

势。图 1可以看出该领域的国外申请量比较平稳，而中国的申请量自 2012年开

始大幅增加，一方面反映出国外该领域的技术成熟度比较高，专利申请量波动较

小；另一方面反映出中国在该领域目前仍处于技术活跃阶段。

图 31 涉及医疗废弃物全球申请趋势

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2.技术构成分布

下图显示的是医疗废弃物领域 5种类型医疗废物的专利申请情况，可以看出

感染性废物的处理技术仍旧是研究和专利布局的热点，其次是病理性废物和损伤

性废物的处理技术，这也与这几种医疗废物类型的实际处理需求量相关，感染性

废物的处理量最大，对技术的需求也越大，一直是产业研究和专利布局的重点分

支。

图 32 涉及医疗废弃物技术分支申请量分布

3.主要申请人分布情况

图 33展示的是按照所属申请人（专利权人）的专利数量统计的申请人排名

情况，创新成果积累位居前三的专利申请人为 VESTA MEDICAL LLC、

STERICYCLE INC和 ECOMED INC，均为国外申请人，一方面反映出国外该领

域的技术集中度较高，另一方面也显示出这几家公司在医疗废物处理领域的专利

竞争实力较强。

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图 33 涉及医疗废物领域专利申请人排名

（二）技术发展情况分析

对于医疗废弃物，危险比较大的是感染性废物及损伤性废物的处理，因此，

本节针对这两个方面的专利文献相关技术进行技术分析。

1.感染性废物处理

（1）技术概述

感染性废物，是指携带病原微生物具有引发感染性疾病传播危险的医疗废物，

包括被血液和其它体液污染的废物、来自实验室工作的传染性病原体的培养物和

库存、或隔离病房患者和设备的废物。目前国内较多采用的处理方式如下，对于

无利用价值的可燃性污染物，采用焚烧处理，对于无利用价值的非可燃性污染物，

采用消毒后填埋，对于有利用价值的非可燃性污染物，通常采用化学处理、微波

处理或蒸汽灭菌等方式进行消毒灭菌后粉碎回收。

（2）技术发展脉络

填埋是处理感染性废物早期通用的方法，其应用简便，成本较低，但其缺点

也是显而易见的，某些物质填埋后需要较长时间才能够降解，并且随着填埋场的

可用土地不断减少以及更为严格的消毒杀菌要求，填埋对象也需进行更高标准的

无害化处理。US6437211B2 是针对具有传染性、生物危害性的血液、生物体组

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织等有机物进行化学处理的代表性方法。该专利的申请人是Waste Reduction Inc，

目前持有人是 Digestor LLC，于 2002年授权。该专利中，将可能包含有传染源

的医疗废物保存在高碱性溶液中，直至可水解物被完全降解，形成无菌溶液和无

菌固体废物，再对其进行有针对性的污水回收和填埋，从而减少了所需使用的土

地，同时也降低了掩埋废弃物所带来的传染风险。

除了化学处理以及填埋方式，根据病毒和细菌在高压或高温下难以存活的特

点，本领域中也使用高压蒸汽（例如 Wolf A. Von Lersner 于 1992 年申请的

CA2079003C处理医疗废物的方法和装置），及微波加热等方式对于医疗器械进

行杀毒和回收。但蒸汽方式能够对病毒进行快速灭活而对于细菌孢子需要高度耐

热灭菌，由此其成本较高而效率较低；微波可以快速加热物体，并具有通过电磁

波破坏细胞膜对废物进行灭菌的优势，然而，由于微波的加热效果取决于物体的

介电特性，其加热效率根据物体的类型而变化，并且当混合诸如废物之类的各种

物质时，微波不能均匀地灭菌。US6344638B1 是采用加热方式对附着有传染性

污染物的医疗器械进行消毒和回收的代表性专利。该专利是 Stericycle Inc于 2000

年提交的发明申请，于 2002年授权，目前已到期失效。

预计 2020年底，全球医疗废物处理市场将达到 140亿美元，越来越多的政

府和医院更加重视感染性医疗废物的处理，以提高资源利用率并降低污染风险。

除了对于已有传统的工业技术中存在问题的改进，如对于焚化过程中产生的有害

污染物进一步处理(如 US10538706B2废物处理系统)、高压釜密封性能的提升（如

US8802023B1 医疗废物的高压釜门），电磁及微波处理中效率的提高（如

US8283616B2用于微波离解有机化合物的方法和设备），目前污染性医疗废物的

处理也延伸到了医疗废物追踪等综合解决方案中（如 US20090127168A1医疗废

物追踪系统，US7366640B2药品废物识别系统， US7620559B2促进医疗废物处

置系统等），由此提高污染性医疗废物管理等透明度和安全性，同时更多维度信

息的收集也为相关机构提供了管理所需的必要数据。NCP防

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图 34 感染性废物处理技术发展路线

2.损伤性废物处理

（1）技术概述

损伤性废物，是指能够刺伤或割伤人体的废弃的医用锐器，包括医用针、解

剖刀、手术刀、玻璃试管、安瓿瓶等。常用的处理损伤性废物的方法有焚烧、化

学洗涤、破碎、高温蒸汽灭菌、紫外线灭菌等，并趋于多功能一体化发展。

（2）技术发展脉络

通过分析各时期的专利技术，可以发现，较早的专利文献显示，对于损伤性

废物通常采用较为单一的销毁方式，例如 US5076178A、EP591362B1 均是将针

头送入焚烧炉进行焚烧，还有电动销毁的方式，例如 US4628169A一种微型电动

注射器针头销毁器，使用者可简单地容纳喷射器并将所述使用过的针头在针头销

毁装置使两个非接触式电极针接触。此时用过的针头会吸收强电流而闪的两个电

极短路从而销毁针头。

后来随着对环境无害化的追求以及废物的复杂化，处理废物的方式不再是单

一的，而是集多种手段于一体，比如将破碎销毁、消毒灭菌相结合，例如专利

JP07001944U，将医疗注射针切割后浸入灭菌溶液中或通过加热器加热并灭菌。

采用高温蒸汽处理医疗废物的工艺过程，破碎毁形是不可或缺的环节，但目前公

知的一体式设备，其结构设计并未解决对机器内部部件更换、维修的方便性、快

捷性，CN104984980B公开了一种针对手术钳之类的金属器件等可快速检修、更

换刀片的医疗废物破碎及蒸汽处理一体化装置。

而消毒灭菌除了高温蒸汽灭菌外，常用的还有洗涤、紫外线灭菌，采用紫外

线灭菌的多是在收纳废物的同时进行消毒，体积小、便于携带，例如

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JP2005028109A公开了一种对穿刺针进行消毒的装置，手术刀器具具有放射 UV

线的激光或者由 LED构成的射线源部，即可对穿刺针进行消毒，这一装置使灭

菌装置更加便携化；CN105455858A公开了具有紫外线 LED的放血器和杀菌盖，

在使用放血器的同时给放血器内的放血针进行紫外线杀菌消毒。

图 35 损伤性废物处理技术发展脉络

损伤性废物处理近年来受到越来越多的重视，处理的主流方式已由单一的焚

烧演变为集破碎、消毒于一体的方式，根据实际需要可采用高温蒸汽、紫外线或

化学洗涤等方式进行消毒灭菌。

（三）主要申请人情况

医疗废物属于危险废物，处置医疗废物需要申请领取危险废物经营许可证，

特别是危险废物处理，更是需要企业有成熟的处理模式和规范的操作标准，因此，

企业数量整体较少，相对于美国等发达国家还存在着一定差距。因此，我国固废

处理市场并无绝对龙头出现。美国固废处理行业发展已经有近百年的历史，通过

优胜略汰，行业集中度进一步提升。

1.医疗废物处理巨头—美国 Stericycle公司

Stericycle 是一家专门从事收集和处置限用物品，如：医疗废物，医药，危

险废物和提供召回和过期商品服务的美国公司，为北美地区最大的医疗废物服务

处理商。该公司为各种医疗机构，如：医院、血站、药品生产企业提供服务。公

司还为无数的小企业，其中包括：门诊、医疗及牙科诊所、兽医、动物医院、殡

仪馆、家庭医疗保健机构提供服务。服务的范围涵盖北美洲、美国、波多黎各、

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加拿大、墨西哥、英国、葡萄牙、爱尔兰等地。

图 36显示 Stericycle全球的专利申请布局情况，可以发现其主要的专利布局

地区与其服务地区的范围相当一致，集中在美国，加拿大等国，尤其值得注意的

是其并未在中国进行专利申请布局，国内相关企业可以多借鉴和使用其专利技术。

图 36 Stericycle 专利主要申请国

Stericycle最近几年的申请主要集中在 B65F和 G06Q两个处理分支，即废物

处理用容器和信息系统，即开始发力智能化的医疗废物物处理和更加便捷有效的

废物处理容器。

重点专利 1：专利公开号为 US5106594A，发明名称为医疗废物处理设备，

该专利被引用次数达 147次，为该领域非常重要的基础性专利，目前已经失效。

其公开了一种用于处理医疗废物的设备和方法，其中医疗废物被分解或切碎，用

射频电磁辐射消毒，然后转化为有用的材料，如再生塑料和垃圾衍生燃料。

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图 37 专利 US5106594A 摘要附图

重点专利 2：专利公开号为 US20180071046A1，发明名称为医药废物处理系

统，该专利为该公司最新的专利，目前仍在审，通过该专利可以了解该巨头目前

最新的研究进展。该专利申请公开了一种医药废物处理系统，涉及用于安全处理

药物和受控物质如药丸、液体、胶囊、贴剂和其它相关废物的处理系统，包括限

定开口的颈部，废弃物可通过该开口插入废弃物容器中，以及卡扣配合到该开口

中的插入件。插入件具有与颈部接合以将插入件固定到开口中的接合部分，以及

主体部分，主体部分具有多个不同尺寸的孔，用于允许废物通过插入件并进入废

物容器中。提供了一种实用、安全和具有成本效益的方法，用于医疗保健设施处

理受控物质和药物废物。

2.国内主要申请人情况

我国医疗废弃物处理产业链上端主要是医院产生的医疗废弃物，中游包括设

备提供商和工程承包商，下游需求方主要为运营商。我国主要是通过建设医疗废

物处置中心来就近完成医疗废物的无害化处理，处置中心需具备医疗废物焚烧系

统，承接医疗废物处置中心项目一般为当地企业，竞争格局比较分散。从我国医

疗废弃物处理技术相关专利技术申请人构成来看，也可看出国内企业的申请量不

高，且比较分散，同时也没有行业巨头，集中度不高。其中，栖霞中泰环保设备

有限公司申请的专利最多，技术实力属于比较领先的地位。此外，其他诸如长沙

汇洋环保、安徽盛运环保为代表的环保企业也是医疗废弃物处理领域的主要创新

主体。

（四）小结

新型冠状病毒属于高传染性病毒，其所产生的污染物也具有极强的传播性，

如何对其进行有效的处理，是非常重要且迫切的问题，通过对现有专利技术的检

索、梳理和分析，我们发现，目前医疗废弃物的处理技术发展的比较成熟，尤其

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是国外公司，技术上不存在太大的难度，通过焚烧、热解、电磁或微波处理等均

可以比较彻底的处理高传染性废弃物，也并未发现有专门针对冠状病毒污染物进

行处理的专利技术。其次，通过对 5种医疗废弃物的专利的申请趋势、技术发展

脉络、重要专利的分析，有如下建议：

1.国内企业不管是技术还是企业实力上，相对于美国等发达国家还存在着一

定差距，建议关注对已有传统的工业技术中存在问题的改进，如对于焚化过程中

产生的有害污染物进一步处理、高压釜密封性能的提升、电磁及微波处理中效率

的提高。同时建议积极结合智能化手段，发展医疗废物追踪综合解决方案，提高

污染性医疗废物管理等透明度和安全性，同时更多维度信息的收集也为相关机构

提供了管理所需的必要数据。

2.建议积极发展多种处理手段相结合的废物处理方式，例如破碎处理与高温

蒸汽处理相结合、微波前处理与高温焚烧、热解与高温焚烧结合等技术，提升国

内医疗废物处理的技术水平。

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十、废水处理专利分析

目前新型冠状病毒是否会通过粪口方式传播尚不明确，但不能排除这种可能。

因此，对废水的处理对于新冠肺炎防控也是不能忽视的一点。项目组对废水处理

按照技术手段类型细分了化学消毒、物理消毒、化学物理联合消毒及医疗废水处

理四个分支进行分解，并在专利之星数据库中检索相关文献，并进行人工筛选得

到 476篇专利文献。现对这些文献进行相关分析。

（一）专利申请总体态势

1. 申请量趋势

图 38 废水处理方法相关专利申请趋势国内外对比

图 38显示，2006年以前国内外废水处理相关申请申请量相差不大，且申请

趋势相同，都是略微波动式缓慢增长。2006年以后，国内申请开始出现明显增

长趋势，2017年申请量最大达 50多件。这一时期，国外的申请趋势仍旧保持在

10件上下波动。我国经验丰富的水处理科研团队经过一段时间的研究和积累，

相应的科研成果就能转化为专利申请，并且这种增长趋势还将继续保持下去。就

技术领先程度上来说，国内外的研究侧重点不同，且由于各地处理的水质不同，

面临的排放标准也不同，难以给出明确结论。

2.技术构成分布

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图 39 各技术分支占比

图 39显示的是废水处理方法领域各技术分支的专利申请情况，可以看出化

学消毒方法仍旧是研究和专利布局的热点，占比 57%；其次是物理消毒方法，占

比 22%。这是由于通过投加化学药剂的方式实现消毒的化学消毒方法简单高效，

而物理消毒没有副产物不带来二次污染，一直是产业研究和专利布局的重点分支。

3.主要申请人情况

（1）国内主要申请人及重点专利

图 40 国内主要申请人及重点专利分析

图 40 显示，废水处理相关申请国内排名前十的申请人均为以哈尔滨工业大

学和清华大学为首的高校，哈尔滨工业大学的环境与生态学、生物学等学科进入

ESI 全球前 1%的研究机构行列，近年来相关专利申请主要围绕利用过硫酸盐与含

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氯消毒剂联用，以降低水中消毒副产物水平，以及基于运行成本和处理效率综合

考虑的多种消毒方法的联用。清华大学有着坚实的水处理消毒研究基础，早些年

申请主要是整体医疗废水处理设备，后来着重于紫外线消毒装置及其与臭氧联合

消毒装置的研究，近几年申请是关于摩擦生电紫外线消毒装置的研究。

（2）国外主要申请人及重点专利

图 41 国外主要申请人及重点专利分析

由图 41 可以看出，韩国熊津豪威和美国莫仕的专利申请主要是电化学消毒

领域，日本东芝、德国威德高、美国 RAYVIO 和以色列安特兰德的专利申请主要

集中在紫外线消毒领域，韩国建设技术研究院和 GEOWORKS 专利申请主要集中在

消毒过程的实时控制和自动控制。

熊津豪威生活用品(中国)有限公司是韩国前 15 位企业之一的熊津集团在华

投资的韩国独资企业，是集研发、生产和销售于一体的专业环境家电企业。东芝

近几十年数字技术、移动通信技术和网络技术等领域取得了飞速发展，成功从家

电行业的巨人转变为 IT 行业的先锋。其紫外线消毒技术也主要是利用 IT 技术实

现效果过程的精准控制。美国 RayVio Corporation 是一家创建于 2012 年, 总

部位于美国加州硅谷并获得硅谷知名风险投资公司注资的高科技公司。作为紫外

LED 技术革新的引领者，RayVio 致力于研发及商业量产化深紫外 LED。美国莫仕

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拥有 1,000 多名电气、机械和工艺工程师在 Molex 设计中心之外的世界战略性区

域工作，包括日本、美国、中国、德国、印度、爱尔兰、韩国和新加坡。近几年

的国外重要申请也主要是集中在电化学消毒和紫外线消毒。

（二）化学消毒分支专利概况分析

1.化学消毒申请趋势分析

图 42 化学消毒法国内专利申请趋势

图 42 显示化学消毒法在国内外的专利申请趋势，国内外重要专利申请增长

趋势均呈现波动式增长。国内申请早期申请量较少，2009 年开始有所增长，2016

年以后波峰最高，增长比较迅速，可见国内越来越重视化学消毒法的研究。而国

外的申请波动增长一直比较平稳，且近几年申请量有所回落，均在 10 件以下。

可见，国外对化学消毒法的开发应用高峰出现在 2012 年左右，近些年仍保持一

定热度。

2.申请人分布NCP防

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图 43 化学消毒法国内申请人类型

图 43 显示，化学消毒法国内申请人主体主要是企业，占比 75.6%，其次是

高校，占比 22.0%，而个人申请量较小，仅占 2.4%。进一步结合申请数据来看，

臭氧消毒装置占到了企业申请的一半左右。可见，企业主要以研究生产臭氧消毒

装置为主。而高校申请人的专利申请基本平均涵盖了含氯消毒剂、臭氧、电化学、

光催化等所有的化学消毒剂类型，可见高校仍旧以化学消毒剂全范围的科学研究

为主。

图 44 化学消毒法国外专利申请人

图 44 显示化学消毒法国外申请人中排名靠前的为美国 FMC 公司（多元化学

公司） 、韩国熊津豪威、韩国 KIM TAE GYU 等，申请主体以企业申请为主，而

在韩国有不少的个人申请。美国 FMC 公司成立于 1883 年，是一家全球性的跨国

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化学品公司，主营农业化学、特殊化学、工业化学等三个方面的产品。韩国熊津

豪威自 1989 年 5 月 2 日成立以来，在韩国水质净化、空气净化和卫浴行业内始

终占据首位。可见国外的专利申请最终是为企业生产和经营保驾护航。

3.各技术分支申请趋势图

图 45 化学消毒法国内技术发展路线

图 45 显示国内技术发展路线，筛选出的重要专利中各类型申请量排序为：

液氯>过硫酸盐>光催化>二氧化氯>电化学>次氯酸盐>臭氧。2016 年以前，各分

支专利申请数量并不明显。2016 年之后，各技术分支的申请量均有所增加，但

各分支的整体申请量排序未变。采用液氯消毒仍旧是近几年主要的化学消毒方法，

各分支申请量在 2015 年之后均有明显增长。也就是说，国内化学消毒法的整个

发展过程中仍旧以液氯的使用和研究为主，包括相关装置结构的改进、加药系统

以及如何减少消毒副产物等。过硫酸盐类消毒剂主要是与其他消毒剂配合减少消

毒副产物以及过硫酸盐类消毒剂的组成研究。另外还有新型光催化剂的研发、电

化学电极材料和装置结构设置等。

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图 46 化学消毒法国外技术发展路线分析

图 46 显示，国外各分支重要专利的排序并不固定，但是与国内申请技术发

展相同点是液氯的申请量最多同时臭氧的申请量相对最少。化学消毒法各技术分

支国外申请量发展呈现比较平稳的波动式增长。国外对电化学和光催化的研发连

续性较好，其是化学消毒法中重要的研发方向。臭氧、液氯、二氧化氯和次氯酸

盐的研发重视程度比较平稳。而过硫酸盐相关的技术研发较少，这一点我国更有

优势。

（三）小结

就化学消毒法来看，均是通过投加化学药剂的方式实现，简单高效，但是消

毒副产物的产生仍是需要控制的主要目标，可以通过与其他消毒方法结合的方式

实现。紫外消毒的能耗和消毒效率存在需要进一步提高的空间，自动监测自动控

制辐照强度等也是国外相对成熟的技术。针对不同种类污水，需要综合考虑运行

成本、安全性、消毒效率等因素选择合适的联合消毒法。对于应急处理设备来说，

可以借鉴国外研究成果寻求便携式、安全性高、自动化高、成本低的处理设备研

究。

总的来说，水处理领域消毒各项技术已经发展比较成熟，也不乏有新的处理

药剂和处理方式出现，例如石墨烯光催化剂以及等离子消毒等。但就应急废水消

毒或废水处理来说，目前已有的技术已经能够满足要求。

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十一、计算机技术在抗疫中应用的专利分析

随着计算机技术的发展，大数据技术、人工智能等技术在各行业均得到广泛

的应用，在本次疫情防控中，在疫情防控及分析、诊断及治疗、药物筛选、疫苗

设计等领域均发挥了重要的作用。项目组在专利之星数据库中对大数据和计算机

辅助手段在与疫情防控相关的领域的应用技术文献进行检索，人工筛选出 1185

篇专利文献，对这些文献进行专利分析，从申请趋势、技术脉络、主要申请人等

角度进行分析。

（一）大数据技术应用

大数据分析不仅可以帮助进行新冠肺炎的诊断和治疗，还可以协助进行医院

管理，尤其在疫情的检测和预测上，发挥了重要的作用，例如引用大数据技术排

查密切史，利用大数据技术预测疫情发展情况，由于大数据相关的文献量非常大，

本节针对的文献仅限于本次筛选出的与本次疫情相关或可应用的技术。

1.申请量趋势

大数据分析的相关申请从2001年开始出现，一直到2013年申请量一直较少。

从 2013年开始大数据分析技术的申请量开始持续增长，并保持了较快的增长速

度。鉴于专利申请公开时间的滞后性，基于图 47可以预测 2019年的相关专利申

请量仍然会高于 2018年申请量。

图 47 申请量趋势

2.技术方向分布

大数据分析的相关技术包括诊断、治疗、医院管理、疫情地图四个技术分支，

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各技术分支的申请量占比情况如下图所示。

图 48 技术方向分布

图 48 显示，在大数据分析的四个技术分支中，疫情地图是申请量最多的一

个分支，其次是诊断和医院管理，而治疗占比较少。

3. 主要申请人情况

中国是创新主体较为关注的国家，图 49 显示了大数据技术相关的申请量前

20 的研究主体，从图中看出，企业、高校、科研机构等对疫情地图均有所研究，

数据量之间相差不大并未出现特别突出的申请人。

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图 49 申请量前 20 名申请人

国内申请人平安科技（深圳）有限公司是提出申请量居首，该公司涉及大数

据分析中关于诊断和疫情地图方面。国外申请人中西门子公司主要涉及医院管理

和根据医学数据进行诊断，作为自身的医疗设备的配套；凯斯西储大学专注于肺

部疾病的诊断治疗，涉及诊断中的智能影像以及疫情预测等。

图 50 国内申请人类型

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图 50 显示，国内申请人以企业居多，不同创新主体主攻方向不同。

4.热点技术分支-大数据诊断

（1）申请量趋势

基于患者就医、诊断的流程以及当前应用场景，大数据诊断技术可以分为智

能导诊、语音病例输入以及智能影像诊断三个部分。下图展示的是大数据诊断全

球专利的申请趋势。从图 51 显示，2016 年之前的专利申请数量较少，2016-2018

年开始快速增长。

图 51 大数据诊断申请量趋势

（2）技术方向布局

图 52 显示大数据诊断技术三个技术分支的全球申请趋势。三个技术分支早

期的专利申请数量都较少，从 2016 年开始，三个技术分支的专利申请数量开始

快速增长，尤其是智能影像诊断技术，并且这一技术分支增速也非常明显，智能

影像诊断技术已成为大数据诊断技术中的一个热点技术分支。

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图 52 技术分支申请量趋势

（3）主要申请人情况

图 53 展示的是大数据诊断技术专利申请排名前十的申请人。凯斯西储大学

Case Western Reserve University 排名第一，申请量优势较为明显，其在智能

影像诊断这一技术分支的专利申请数量很多。

图 53 大数据诊断主要申请人

排名第二到第四的分别是腾讯、百度、平安科技。腾讯优图在计算机视觉

AI 领域一直处于国际领先水平，在医疗领域，优图 AI 在肺癌、胃癌和糖尿病性

视网膜病变早筛上取得显著进展，并通过腾讯首个医疗 AI 产品“腾讯觅影”接

入了国内多家三甲医院，辅助医生提升诊疗效率。百度旗下百度医疗大脑，作为

百度大脑在医疗领域的具体应用，百度医疗大脑是通过海量医疗数据、专业文献

的采集与分析，模拟医生问诊流程，依据用户的症状，给出诊疗最终建议。2018

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年，瑞金医院和平安医疗科技共同打造应用于甲状腺肿瘤和乳腺癌的临床辅助诊

断系统、和复旦大学附属华山医院皮肤科共同打造浅表皮肤肿瘤智能辅助诊断系

统，2019 年，平安智慧城市正式发布国内首个支持精准语义理解的医学智库—

—AskBob。

（4）技术路线图

智能诊断技术是大数据分析技术在智能医疗中的应用，通过对大量医学相关

数据进行学习，获取其中的知识，进而对患者就医问诊的过程提供辅助作用。智

能诊断在技术上涉及就诊流程的优化、医生操作优化以及辅助医生诊断，就诊流

程的优化是针对患者，为患者进行选择医院、科室提供帮助，医生操作优化针对

医疗人员，帮助医疗人员便捷输入病人电子病历，辅助医生诊断则是基于医学影

像及临床信息辅助医疗人员对患者病情进行诊断。

智能诊断技术专利发展路线如图 54 所示。

图 54 技术路线图

5.热点技术分支-疫情地图

（1）申请量趋势NCP防

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图 55 疫情地图申请量趋势

疫情地图的相关申请从 2001 年开始出现，且在随后的几年中申请量也比较

少。从 2008 年开始疫情地图技术的申请量有了一定的增长，直到 2016 年开始相

关专利申请出现了相对明显的增加并保持了较快的增长速度，鉴于专利申请公开

时间的滞后性，基于上述趋势图可以预测 2019 年的相关专利申请相比于 2018

年仍会有较大幅度的增长，并会在今后的几年内保持增长态势。

（2）各技术分支申请趋势

疫情地图的相关技术包括通用可视化技术、疫情预测、疫情监测，对三个技

术分支分别按照年份进行申请量的统计，如图 56 显示，三个技术分支中疫情监

测技术和疫情预测技术的专利申请出现相对较早，此后逐年呈整体增长的趋势。

通用可视化技术的相关专利申请出现时间较晚，但专利申请量增长较快，特别是

在近几年已成为申请量占比最多的一个技术分支，可以看出，通用可视化技术已

成为疫情地图研究中的一个热点技术分支。

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图 56 各技术分支申请量趋势

（3）主要申请人

图 57 疫情地图主要申请人

图 57 显示疫情地图技术相关的申请量前十的研究主体。企业、高校、科研

机构等对疫情地图均有所研究，并未出现特别突出的申请人。平安科技在疫情地

图领域的专利申请主要涉及疫情预测（7项）和通用可视化技术（2项），在疫情

预测技术中提出了多种传染病预测模型的创建方法。

（4）技术分布

疫情地图技术从 2000 年开始，今年随着大数据技术和计算机技术的飞速发

展，申请量及代表性技术创新不断出现，技术分布图见图 58。

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图 58 技术分布图

（二）计算机辅助药物设计与筛选

随着计算机技术的发展，人工智能技术的不断进步，药物筛选和设计，尤其

是疫苗设计中，计算机发挥着越来越重要的作用，通过计算机模拟就可完成药物

的设计和筛选，大大提高了药物研发速度，缩短药物研发时间。本节对计算机辅

助疫情防控药物设计及筛选的专利文献进行分析。

1. 申请量趋势

图 59 计算机辅助药物设计与筛选全球专利申请量趋势图

图 59 显示，计算机辅助药物设计与筛选在 90 年代开始出现应用，最早出现

在 1993 年和 1994 年的专利就是 SIGA 药物公司与华盛顿大学联合使用从头设计

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的方法来筛选药物，随后该技术领域出现了三次研发浪潮，第一次高潮出现在

2003 年，第二次高潮出现在 2010 年，这期间，发现新的先导化合物的传统非人

工智能计算机辅助药物设计和筛选技术蓬勃发展，涌现出了各种细化的分析手段，

第三次浪潮出现在 2016 年，且有在 2019 年再出现峰值的趋势，这可能是由于人

工智能进入了增长爆发期，刺激了研发主体拓宽人工智能应用领域的热情。

2.技术方向分布情况

计算机辅助筛选设计又可进一步分为人工智能方法和非人工智能方法，不同

分支申请情况见图 60。

图 60 计算机辅助药物设计与筛选全球各技术分支专利申请量占比趋势图

在上世纪 90 年代，几乎全部是非人工智能的计算机辅助药物设计与筛选技

术在持续发展，而本世纪初期，人工智能的计算机辅助药物设计与筛选出现端倪，

2010 年之后，更是持续攀升，在 2014-2016 年期间，其占比首次超过非人工智

能的计算机辅助药物设计与筛选技术，并呈现出占比急剧增长的态势，成为近年

来的研发热点，这可能与人工智能的蓬勃发展密切相关。

3.技术发展路线NCP防

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图 61 计算机辅助药物设计与筛选技术发展路线图

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4.热点技术分支—采用人工智能方法的辅助药物设计与筛选

随着人工智能技术的不断发展，以深度学习为代表的新一轮人工智能技术应

用于药物筛选。传统的机器人高通量筛选，需要从十几万到上百万个药物分子中，

筛选出有治病潜力的某几种。这种方法虽然比人工筛选效率提高了，但速度依然

不够快，筛选往往耗时几个月甚至几年。

人工智能开发虚拟筛选技术，以取代或增强传统的高通量筛选过程，并提高

筛选的速度和成功率。计算机从海量样本中筛选出几十至几百个具备活性的药物

分子，再进行进一步检测，并在计算机上进行优化，包括对不同活性分子进行化

学合成，之后投入到生物测活中，重复几个周期，就能最终筛选出合适的新药候

选分子，该方法可将筛选时间缩短几十倍，成功率提高几十个百分点。

目前，人工智能辅助药物设计与筛选技术主要作用于药物研发的临床前研究

阶段，以及基础研究、老药新用等领域，主要有以下七大应用场景：AI+候选药

物挖掘、AI+化合物筛选、AI+靶点药物研发、AI+预测 ADMET 性质、AI+药物晶型

预测、AI+辅助病理生物学研究、AI+发掘药物新适应症。人工智能应用于药物设

计与筛选技术领域已是大势所趋，是药物研发的未来，而我国的人工智能技术，

近几年来发展迅猛，在深度学习算法、图像识别等多个领域的技术处于世界领先

地位。

（1）申请量趋势

图 62 人工智能方法技术分支全球专利申请量趋势图

从全球申请态势来看，2001-2015 年，全球的申请量处于低位，仅有少量的

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专利申请，这个阶段基于人工智能方法的药物辅助设计与筛选技术处于萌芽阶段，

进步缓慢。从 2016-2019 年，全球的申请量进入增长阶段，2019 年达到最高，

为 14 项，这得益于人工智能技术的快速发展。

（2）申请人分布情况

图 63 人工智能方法技术分支申请人排名

人工智能AI技术主要应用其强大的发现关系能力和计算能力助力新药研发，

在发现关系方面，包括药物与疾病的链接关系、疾病与基因的链接关系等。AI

具备自然语言处理、图像识别、机器学习和深度学习能力，不仅能够更快地发现

显性关系，而且能够挖掘那些不易被药物专家发现的隐性关系，构建药物、疾病

和基因之间的深层次关系。在计算方面，AI 具备的强大认知计算能力，可以对

候选化合物进行虚拟筛选，更快的筛选出具有较高活性的化合物，为后期临床试

验做准备。

在该技术分支下排名前十名的公司中，Numerate 公司与默克、Takeda、

Servier 三家制药巨头公司均有合作；Atomwise 公司与默克、辉瑞两家制药巨头

公司均有合作。Syntekabio 公司是一家韩国生物技术公司，与韩国药企柳韩洋

行签署利用人工智能开发新药的合作协议。Insilico medicine 公司与葛兰史素

克、药明康德两家制药巨头公司均有合作。

从上述人工智能公司与制药企业的合作可以看出，制药巨头纷纷与 AI 企业

联姻，实现优势互补。一方面，制药巨头一直面临着新药研发周期长、研发成功

率低和研发费用高的痛点，而 AI 技术在新药研发过程的应用可以有效地缓解上

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述痛点，每年为它们节约数百亿美元的研发成本。另一方面，AI 企业虽然具备

技术优势，但他们缺少药物研发的相关数据、成熟的研发管线以及资深的药物专

家，而这恰好是传统制药巨头所具备的优势。因此，双方的联姻能较好地弥补彼

此存在的短板，形成互补。

（3）主要人工智能方法

人工智能技术领域的Numerate公司早在2004年就提出一种使用排名的分子

特性建模方法（US20050288868A1），此后，继续在该专利申请的基础上继续进行

改进（US20100161531A1，US20120221501A1）。Insilico medicine 公司在 2014

年提出一种用于预测治疗患者疾病的药物疗效的系统（US20160132632A1）。2016

年 提 出 一 种 用 于 预 测 用 于 治 疗 患 者 中 的 疾 病 的 药 物 疗 效 的 系 统

（US2017193176A1）。此外，韩国 Syntekabio 公司在 2017 年提出一个使用基于

不同类型信息融合的人工智能深度学习模型预测药物适应症和药物反应的系统

（US20190164632A1）。同年，还提出一种基于深度学习的基因组序列转换数据生

物标志物发现方法（US20190180844A1）。

我国在该领域的专利申请主要集中在利用人工智能方法进行候选药物挖掘、

化合物筛选、靶点药物研发和发掘药物新适应症四个应用方向。在候选药物挖掘

应用方向上，2018 年，上海市同济医院，建立基于深度学习的药物筛选体系

DeepScreen（CN109033738A）。2019 年，广东省微生物研究所实现在线自动建立

深度学习模型和虚拟筛选，加快药物发现（CN110534153A）。在化合物筛选应用

方向上，2017 年，中国药科大学提出一种基于卷积神经网络的智能化先导化合

物发现方法（CN107731309A）。2019 年，腾讯科技（深圳）有限公司提出一种基

于人工智能的药物分子处理方法（CN110459275A）。广州费米子科技有限责任公

司采用循环神经网络作为学习和生成药物分子的神经网络模型，提出一种基于深

度学习的药物分子生成方法（CN110517790A）。在靶点药物研发应用方向上，清

华大学深圳研究生院早在 2011 年，就提出一种筛选和/或设计针对多靶标的药物

的方法（CN102222178A）。2016 年，中国科学院数学与系统科学研究院提出一种

有效预测药物的长非编码 RNA 靶点的方法（CN105740626A）。2019 年，广州费米

子科技有限责任公司提出一种基于深度学习的靶标预测系统（CN110459274A）。

在发掘药物新适应症应用方向上，2014 年，中国科学院自动化研究所提出一种

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基于基因空间融合的矩阵分解对老药预测新适应症方法（CN104021316A）。

可见我国高校及科研院所、企业也在紧追国外企业步伐，积极研发基于人工

智能方法的辅助药物设计与筛选平台。

（三）小结

大数据和人工智能技术在各领域均展现了广阔的应用前景，我国在这两个领

域有一定的竞争力，加强大数据和人工智能技术的应用，既可以提高我过医疗领

域的技术能力，也为后发制人、弯道超车提供了助推力。根据该领域特点及我国

企业特点，建议可以推出以下政策：

1.推动产业融合

从各主要申请人情况来看，由于各国制药公司本身没有人工智能研究机构，

制药巨头纷纷与人工智能 AI 企业联姻，实现优势互补。我过也应当推动产业融

合，推动医药公司、医院等创新主体与计算公司进行合作，实现优势互补，促进

能力提升。

2.扩展技术研究范围

通过上述分析发现，疫情地图技术的研究在我国具有较广泛的研究主体，申

请总量在全球范围内也具有优势，但未能出现较为突出的申请人，多数研究主体

的工作仅针对单一技术分支，技术覆盖面较窄。通过对疫情地图领域内专利申请

文献的分析，针对疫情地图的总体设计方案（包括疫情数据采集及处理、预测模

型和监测模型构建以及疫情数据可视化的整体解决方案）还未有布局。建议相关

研究主体可开展顶层设计相关研究，积极布局相关技术，推动在医药领域更广泛

应用，积极布局整体解决方案。

3.加强底层技术研究

针对通用可视化技术，国外研究多注重数据存储模型、关联模型构建等底层

技术，国内研究则在系统架构、可视化模式等应用层面的研究居多，建议国内研

究主体在底层数据处理、挖掘技术中加大研究力度，更加关注基础研究。

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十二、总结

经过项目组人员对相关专利文献的检索、筛选与分析，本报告总结了与新冠

肺炎疫情防控相关的九大技术分支下专利申请趋势、申请人分布、技术发展脉络、

主要专利技术等信息，为创新主体了解技术发展历程，从中得到更多信息投入到

此次新冠肺炎抗疫阻击战中，尽快研制出相关药品，同时也预测未来技术发展趋

势，为创新主体立足长远发展制定研发规划提供了参考。

从相关专利分析中也可发现，在医药领域，很多基础专利掌握在国外申请人

手中，如广谱抗菌化学药物、复杂的 ECMO 核心技术专利，但是也能看到我国企

业在奋起直追，由外围技术介入，逐渐触及核心技术。并且我国企业在技术集成、

大数据和人工智能应用等方面占有一定的优势，也取得了非常明显的效果。

无论是疾病诊断、治疗还是预防，无论是药物、器械还是消毒耗品，既是一

个庞大复杂的产业，在国民经济运行中占有者重要的地位，同时也是一个国家医

疗技术是否成熟完善的重要标志，希望我国加强对医药行业创新主体的支持力度，

加强引导和帮助，发挥自身优势，掌握核心技术，满足市场需要，为国家医疗卫

生提供更强有力的支持。

本报告中相关专利文献均已发布在《新型冠状病毒感染肺炎防疫专利信息共

享平台》。

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后记

由于时间仓促，正值新型冠状病毒肺炎疫情期间，研究报告的思

路和内容不够全面深入，结果分析和研发方向也不够具体准确，不足

之处请社会各界批评指正！

本报告著作权归国知局专利局审查协作北京中心新冠肺炎防疫专

项专利分析课题组所有，如果转载或引用，请注明出处。

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