论文部分内容阅读
摘 要：为促进我国科研技术人员突破菲莫国际的内芯式加热不燃烧烟具的专利技术垄断，详细分析了菲莫国际加热不燃烧烟具重点专利保护范围。结果表明：我国烟具开发相关企业在加热不燃烧烟具具体研发进程中，需注意烟支提取器的位移方向和定位位置;烟支提取器与烟具的组合形式;烟具进气位置和气道形态设计;加热器升温与降温段的组合排序。
关键词：菲利普莫里斯 加热不燃烧 烟具 专利
中图分类号：G306 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）02（a）-0083-04
Analysis on Key Patents of Heating and Non-combustion Cigarette Set of Philip Morris International Inc.
HU Shuo DENG Bo TONG Fuqiang WANG Weiwei ZHANG Li
（Technology Center of Guizhou China Tobacco Industry Co.， Ltd.， Guiyang ，Guizhou Province， 550009 China）
Abstract： In order to promote Chinese scientific researchers to break through the patent technology monopoly of heating non-combustion cigarette sets of Philip Morris International Inc.， the key patent protection scope of heating non-combustion cigarette sets of Philip Morris International Inc.was analyzed in detail. The results show that the displacement direction and position of the cigarette extractor should be paid attention to during the research and development process of the heating non-burning cigarette. The combined form of a cigarette extractor and a cigarette set; The design of intake position and airway shape; the combination sort of heating and cooling section of heater.
Key Words： Philip Morris; Heating and Non-combustion; Smoking set; Patent
菲莫国际在2014年于日本首先推出IQOS加热不燃烧[1]，两年内便获得超过4.9%的日本卷烟市场份额，并在2020年上半年将该份额升至20%。2020年上半年菲莫国际烟弹全球出货量超过350亿支，同比增长33.4%，烟支及烟具销量均已实现全球大幅度领先。2020年IQOS获得美国FDA认证，并作为减害产品在美国大量铺货销售，迅速成为世界加热不燃烧烟草制品的标杆。究其原因，IQOS烟支的配套烟具（以下简称IQOS烟具）是其烟草制品热销的关键。目前，由于受到菲莫国际的全球销量影响，我国烟草企业在推出加热不燃烧烟支产品时，需首先匹配IQOS烟具。因此，突破菲莫烟具专利限制、开发出具有自主知识产权的烟具尤为重要。
1 菲莫国际加热不燃烧烟具专利统计分析
根据公开专利的检索统计，从1994—2018年6月，菲莫国际针对烟具的专利申请量已超过125件，并呈现出逐年增加的趋势[2]。其中，与消费者的使用体验紧密相关的烟支提取、气流通道、加热结构与控制等三个专利分支，超过整体专利申请量的80%[3]，并且菲莫国际在上述三个领域的专利保护权利要求，极大程度的限制了竞争对手在加热不燃烧烟具领域的发展。
2 菲莫国际加热不燃烧烟具重点专利保护范围分析
经过统计菲莫公司烟具专利的引用次数，分析现有菲莫以外公司的烟具开发关注点，结合菲莫烟具专利与现有市场销售的IQOS烟具关联程度，来确定重点专利，并进行重点分析。
2.1 201280063987.0
201280063987.0保护的是烟支的提取器，IQOS煙支插入烟具中进行加热产生烟气供吸烟者吸食，抽吸结束后需要拔出烟支。由于抽吸过程中加热片或加热器需要以超过300℃的高温加热发烟基质，所以加热产生的焦油等物质将加热片或加热器与发烟基质粘粘在一起，烟支拔出时容易引起发烟基质与卷烟纸脱离，烟草基质便会滞留在烟具内部导致烟具受到污染。此专利解决了上述技术难题，使得烟支被便捷地整体移除出烟具。201280063987.0独立权利要求1的技术方案如下：
所述提取器用来提取接收在气雾产生装置中的气雾形成基体，其中，提取器在第一位置与第二位置之间可运动地连接到气雾产生装置，第一位置是通过加热器与气雾形成基体相接触而限定的操作位置，并且第二位置是通过气雾形成基体与加热器分离而限定的提取位置，提取器在第一位置和第二位置中都保持连接到气雾产生装置。 权利要求1限定“第一位置是通过加热器与气雾形成基体相接触而限定的操作位置，”根据说明书段0093的示例解释，烟支抽吸过程中，保持器的底部抵住支撑件，烟支插入保持器的同时，加热器插入气雾形成基体中，第一位置如图1所示，并且权利要求1限定“第二位置是通过气雾形成基体与加热器分离而限定的提取位置”，根据说明书段0095的示例解释，通过滑动保持器，使其到达如图2的第二位置，保持器的第二位置是提取位置，“该提取位置促进发烟制品从气雾产生装置中移除”。权利要求1的上述限定使得借助任何保持器使烟支在拔出时与加热器完全分离的动作形式，均在该专利的保护范围之内[4]。综上所述，保持器带动烟支移动，但是并不完全导致加热器与烟支分离的结构形式侵权可能性较小，该形式如图3所示，该种形式在保持器相对位移较小的情况下破坏了加热器与气雾形成基体的粘结，同样能够使烟支比较容易移除出烟具。
权利要求1最后限定“提取器在第一位置和第二位置中都保持连接到气雾产生装置”，即烟支与加热器分离式，保持器是被相对性的固定在整个烟具内部，而不能脱离整个烟具。所以任何形式的保持器非脱离烟具整体的相对移动行为均在该专利保护范围之内。但是，如果保持器能够完全脱离烟具，然后再手动安装在烟具上，侵权风险较小。
综上，在进行烟支提取器专利规避设计时，需要重点研究提取器的位移方向和定位位置;提取器与烟具的组合形式;其他能够破坏加热器与气雾形成基体粘结的手段等。
2.2 201280070578.3
201280070578.3保护的是IQOS烟具的气流通道设计。加热不燃烧烟支在被烟具加热提供消费者抽吸时，烟气的稳定舒适性、吸阻的合理性、烟具外表面温度等因素都是影响消费者体验的重要因素。此专利通过合理的进气口设计与气路结构设计，解决了上述问题。201280070578.3独立权利要求1的技术方案如下：
一种气溶胶发生系统，其包括：气溶胶形成制品，其包括气溶胶形成基材以及用于使使用者能够通过所述基材抽吸空气的嘴件部分;以及气溶胶发生装置，所述装置包括：壳体，其具有近侧端和远侧端并包括至少一个外表面和内表面，所述内表面在所述壳体的近侧端处限定其中容置气溶胶形成基材的端部敞开的空腔，所述空腔在它的近侧端和远侧端之间具有纵向延伸部;在所述空腔内的加热器原件，其被构造为加热容置于空腔中的气溶胶形成基材;以及进气口;其中，所述系统包括从进气口延伸至空腔的远侧端的第一气流通道以及从空腔的远侧端延伸至嘴件部分的第二气流通道，其中所述第一气流通道沿空腔的纵向延伸部的至少一部分在加热器和壳体的外表面之间延伸。
保护范围分析如下：
权利要求1限定“所述内表面在所述壳体的近侧端处限定其中容置气溶胶形成基材的端部敞开的空腔;在所述空腔内的加热器原件，其被构造为加热容置于空腔中的气溶胶形成基材;以及进气口;其中，所述系统包括从进气口延伸至空腔的远侧端的第一气流通道以及从空腔的远侧端延伸至嘴件部分的第二气流通道。”也就是说，烟支被插入烟具后，空气从环绕烟支的空腔进入且该空腔能够固定住烟支，进气的空腔被称为第一气流通道，空气流经第一通道后迂回进入第二通道，从烟支的端部流经滤嘴后进入消费者口中。作为解释，说明书段0066说明了进气口可以是多个独立的孔，并且阐述了“进气口的大小和数量可由设计者选择并且可被选择成提供通过装置的所期望的吸阻”，也就是说，对孔的参数设计能够控制抽吸时吸阻的大小。同时，说明书段0069进一步阐述了空腔的作用，“通道内的空气因此在进入空腔中以及穿过基材之前被加热。空气的此种预热不仅提高了装置的效率而且确保了基材内的更加均匀的温度分布”，可以理解为：加热片加热烟草段时，辐射出去的热量能够对第一通道内的空气进行预热，经过预热后的空气再进入烟支后流向吸食者口中，这样减少了热量的损耗，烟具耗电更小、续航更久，烟气更佳均匀一致，并且流入的过程中带走了辐射出去的热量，对烟具外壁起到了很好的降温作用。
由于权利要求1是对顶部周边进气结构设计的权利要求，因此，采用其他类型的降温方案，比如采用侧部进气而不是顶部，或者没有单独的第一通道空腔等方案进行烟具进气设计，其侵权风险较小。
综上，在进行烟具专利规避设计时，需重点注意：烟具进气位置和气道形态设计。
2.3 201710812232.0
201710812232.0保护的是IQOS烟具的加热温度曲线。加热不燃烧烟支在加热过程中分两个时间段，分别是预热段和抽吸段。为了达到较好的抽吸体验，需要在保证抽吸口感的同时，尽可能缩短预热等待时间是烟具研发过程中的重要一环。该专利保护了目前低温烟领域最常见、通用、最佳的加热方式，极大程度上限制了行业内竞争对手，已成为低温烟烟具开发者努力试图规避的技术难题。201710812232.0独立权利要求1的技术方案如下：
一种控制气溶胶产生装置中的气溶胶产生的方法，所述装置包括：加热器，其包括被配置用以加热 固态气溶胶形成基质的至少一个加热元件;以及用于向加热元件提供电力的电源，所述方法包括以下步骤：控制向加热元件提供的电力，从而使得，在第一阶段提供使加热元件的温度从初始温度升高到第一温度的电力，在第二阶段提供使加热元件的温度下降到所述第一温度以下的电力，并且在第三阶段提供使加热元件的温度再次升高的电力。
保护范围分析如下：
权利要求1限定“控制向加热元件提供的电力，从而使得，在第一阶段提供使加热元件的温度从初始温度升高到第一温度的电力，在第二阶段提供使加热元件的温度下降到所述第一温度以下的电力，并且在第三阶段提供使加热元件的温度再次升高的电力。”也就是说，该限定并没有指定所提供的的三个阶段电力的大小，而只是说三种电力下的温度变化只要呈现出“先升高后降低，然后再次升高”的类似曲线，均落在该专利的保护范围之内，如图5所示。说明书段0072对该权利要求的优势进行了阐述“在启用加热元件之后，传送物的初期增加之后，加热元件的温度都逐渐升高，传送物保持恒定，指导停用加热元件。第三阶段中升高的温度补偿基质气溶胶形成物的耗尽。”
一般情况下，烟具开发过程中，为了使预热时间缩短，会刻意增加第一阶段的升温功率使得烟支被快速加热，然后再降低功率，以防止烟气释放过快，导致烟支抽吸的后段烟气量不足，这种常见的加热方式也落在该专利的保护范围之内。权利要求1限定了温度的变化规律，所以可以从其他温度曲线着手进行烟具设计，降低侵权风险。比如，增加抽吸的预热时间，使得加热元件温度一直稳定上升后维持在一个较高水平，直至抽吸结束。或者采用先升高到第一温度，然后缓慢降低到第二温度，并维持在第二温度直至烟支抽吸完毕。
综上，在进行烟具的规避设计时，需注意加热器升温与降温的组合排序。
3 结语
目前，针对菲莫公司在内芯加热式低温不燃烧卷烟烟具设置的专利壁壘，我国公司在开发烟具的过程中需要重要注意以下四个技术要点：提取器的位移方向和定位位置;提取器与烟具的组合形式;烟具进气位置和气道形态设计;加热器升温与降温段的组合排序。
参考文献
[1] 高丽娜.菲莫国际加热不燃烧发烟制品重点专利分析[J].科技经济导刊，2019，27（6）：104-105.
[2] 黄运东.菲莫国际加热不燃烧烟具专利的分析[J].科技经济市场，2019（4）：7-9.
[3] 洪群业，郑路，程多福，等.国内加热不燃烧型卷烟专利技术统计分析[J].烟草科技，2017，50（11）：66-74.
[4] 中华人民共和国国家知识产权局，专利审查指南（2010）修订版[M].北京：知识产权出版社，2018.
[5] 贾丽娜.电加热不燃烧卷烟烟具温控系统的优化与设计[D].昆明：昆明理工大学，2019.
[6] 李莲花.延边州烟草业可持续发展研究[D].延吉：延边大学，2019.
关键词：菲利普莫里斯 加热不燃烧 烟具 专利
中图分类号：G306 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）02（a）-0083-04
Analysis on Key Patents of Heating and Non-combustion Cigarette Set of Philip Morris International Inc.
HU Shuo DENG Bo TONG Fuqiang WANG Weiwei ZHANG Li
（Technology Center of Guizhou China Tobacco Industry Co.， Ltd.， Guiyang ，Guizhou Province， 550009 China）
Abstract： In order to promote Chinese scientific researchers to break through the patent technology monopoly of heating non-combustion cigarette sets of Philip Morris International Inc.， the key patent protection scope of heating non-combustion cigarette sets of Philip Morris International Inc.was analyzed in detail. The results show that the displacement direction and position of the cigarette extractor should be paid attention to during the research and development process of the heating non-burning cigarette. The combined form of a cigarette extractor and a cigarette set; The design of intake position and airway shape; the combination sort of heating and cooling section of heater.
Key Words： Philip Morris; Heating and Non-combustion; Smoking set; Patent
菲莫国际在2014年于日本首先推出IQOS加热不燃烧[1]，两年内便获得超过4.9%的日本卷烟市场份额，并在2020年上半年将该份额升至20%。2020年上半年菲莫国际烟弹全球出货量超过350亿支，同比增长33.4%，烟支及烟具销量均已实现全球大幅度领先。2020年IQOS获得美国FDA认证，并作为减害产品在美国大量铺货销售，迅速成为世界加热不燃烧烟草制品的标杆。究其原因，IQOS烟支的配套烟具（以下简称IQOS烟具）是其烟草制品热销的关键。目前，由于受到菲莫国际的全球销量影响，我国烟草企业在推出加热不燃烧烟支产品时，需首先匹配IQOS烟具。因此，突破菲莫烟具专利限制、开发出具有自主知识产权的烟具尤为重要。
1 菲莫国际加热不燃烧烟具专利统计分析
根据公开专利的检索统计，从1994—2018年6月，菲莫国际针对烟具的专利申请量已超过125件，并呈现出逐年增加的趋势[2]。其中，与消费者的使用体验紧密相关的烟支提取、气流通道、加热结构与控制等三个专利分支，超过整体专利申请量的80%[3]，并且菲莫国际在上述三个领域的专利保护权利要求，极大程度的限制了竞争对手在加热不燃烧烟具领域的发展。
2 菲莫国际加热不燃烧烟具重点专利保护范围分析
经过统计菲莫公司烟具专利的引用次数，分析现有菲莫以外公司的烟具开发关注点，结合菲莫烟具专利与现有市场销售的IQOS烟具关联程度，来确定重点专利，并进行重点分析。
2.1 201280063987.0
201280063987.0保护的是烟支的提取器，IQOS煙支插入烟具中进行加热产生烟气供吸烟者吸食，抽吸结束后需要拔出烟支。由于抽吸过程中加热片或加热器需要以超过300℃的高温加热发烟基质，所以加热产生的焦油等物质将加热片或加热器与发烟基质粘粘在一起，烟支拔出时容易引起发烟基质与卷烟纸脱离，烟草基质便会滞留在烟具内部导致烟具受到污染。此专利解决了上述技术难题，使得烟支被便捷地整体移除出烟具。201280063987.0独立权利要求1的技术方案如下：
所述提取器用来提取接收在气雾产生装置中的气雾形成基体，其中，提取器在第一位置与第二位置之间可运动地连接到气雾产生装置，第一位置是通过加热器与气雾形成基体相接触而限定的操作位置，并且第二位置是通过气雾形成基体与加热器分离而限定的提取位置，提取器在第一位置和第二位置中都保持连接到气雾产生装置。 权利要求1限定“第一位置是通过加热器与气雾形成基体相接触而限定的操作位置，”根据说明书段0093的示例解释，烟支抽吸过程中，保持器的底部抵住支撑件，烟支插入保持器的同时，加热器插入气雾形成基体中，第一位置如图1所示，并且权利要求1限定“第二位置是通过气雾形成基体与加热器分离而限定的提取位置”，根据说明书段0095的示例解释，通过滑动保持器，使其到达如图2的第二位置，保持器的第二位置是提取位置，“该提取位置促进发烟制品从气雾产生装置中移除”。权利要求1的上述限定使得借助任何保持器使烟支在拔出时与加热器完全分离的动作形式，均在该专利的保护范围之内[4]。综上所述，保持器带动烟支移动，但是并不完全导致加热器与烟支分离的结构形式侵权可能性较小，该形式如图3所示，该种形式在保持器相对位移较小的情况下破坏了加热器与气雾形成基体的粘结，同样能够使烟支比较容易移除出烟具。
权利要求1最后限定“提取器在第一位置和第二位置中都保持连接到气雾产生装置”，即烟支与加热器分离式，保持器是被相对性的固定在整个烟具内部，而不能脱离整个烟具。所以任何形式的保持器非脱离烟具整体的相对移动行为均在该专利保护范围之内。但是，如果保持器能够完全脱离烟具，然后再手动安装在烟具上，侵权风险较小。
综上，在进行烟支提取器专利规避设计时，需要重点研究提取器的位移方向和定位位置;提取器与烟具的组合形式;其他能够破坏加热器与气雾形成基体粘结的手段等。
2.2 201280070578.3
201280070578.3保护的是IQOS烟具的气流通道设计。加热不燃烧烟支在被烟具加热提供消费者抽吸时，烟气的稳定舒适性、吸阻的合理性、烟具外表面温度等因素都是影响消费者体验的重要因素。此专利通过合理的进气口设计与气路结构设计，解决了上述问题。201280070578.3独立权利要求1的技术方案如下：
一种气溶胶发生系统，其包括：气溶胶形成制品，其包括气溶胶形成基材以及用于使使用者能够通过所述基材抽吸空气的嘴件部分;以及气溶胶发生装置，所述装置包括：壳体，其具有近侧端和远侧端并包括至少一个外表面和内表面，所述内表面在所述壳体的近侧端处限定其中容置气溶胶形成基材的端部敞开的空腔，所述空腔在它的近侧端和远侧端之间具有纵向延伸部;在所述空腔内的加热器原件，其被构造为加热容置于空腔中的气溶胶形成基材;以及进气口;其中，所述系统包括从进气口延伸至空腔的远侧端的第一气流通道以及从空腔的远侧端延伸至嘴件部分的第二气流通道，其中所述第一气流通道沿空腔的纵向延伸部的至少一部分在加热器和壳体的外表面之间延伸。
保护范围分析如下：
权利要求1限定“所述内表面在所述壳体的近侧端处限定其中容置气溶胶形成基材的端部敞开的空腔;在所述空腔内的加热器原件，其被构造为加热容置于空腔中的气溶胶形成基材;以及进气口;其中，所述系统包括从进气口延伸至空腔的远侧端的第一气流通道以及从空腔的远侧端延伸至嘴件部分的第二气流通道。”也就是说，烟支被插入烟具后，空气从环绕烟支的空腔进入且该空腔能够固定住烟支，进气的空腔被称为第一气流通道，空气流经第一通道后迂回进入第二通道，从烟支的端部流经滤嘴后进入消费者口中。作为解释，说明书段0066说明了进气口可以是多个独立的孔，并且阐述了“进气口的大小和数量可由设计者选择并且可被选择成提供通过装置的所期望的吸阻”，也就是说，对孔的参数设计能够控制抽吸时吸阻的大小。同时，说明书段0069进一步阐述了空腔的作用，“通道内的空气因此在进入空腔中以及穿过基材之前被加热。空气的此种预热不仅提高了装置的效率而且确保了基材内的更加均匀的温度分布”，可以理解为：加热片加热烟草段时，辐射出去的热量能够对第一通道内的空气进行预热，经过预热后的空气再进入烟支后流向吸食者口中，这样减少了热量的损耗，烟具耗电更小、续航更久，烟气更佳均匀一致，并且流入的过程中带走了辐射出去的热量，对烟具外壁起到了很好的降温作用。
由于权利要求1是对顶部周边进气结构设计的权利要求，因此，采用其他类型的降温方案，比如采用侧部进气而不是顶部，或者没有单独的第一通道空腔等方案进行烟具进气设计，其侵权风险较小。
综上，在进行烟具专利规避设计时，需重点注意：烟具进气位置和气道形态设计。
2.3 201710812232.0
201710812232.0保护的是IQOS烟具的加热温度曲线。加热不燃烧烟支在加热过程中分两个时间段，分别是预热段和抽吸段。为了达到较好的抽吸体验，需要在保证抽吸口感的同时，尽可能缩短预热等待时间是烟具研发过程中的重要一环。该专利保护了目前低温烟领域最常见、通用、最佳的加热方式，极大程度上限制了行业内竞争对手，已成为低温烟烟具开发者努力试图规避的技术难题。201710812232.0独立权利要求1的技术方案如下：
一种控制气溶胶产生装置中的气溶胶产生的方法，所述装置包括：加热器，其包括被配置用以加热 固态气溶胶形成基质的至少一个加热元件;以及用于向加热元件提供电力的电源，所述方法包括以下步骤：控制向加热元件提供的电力，从而使得，在第一阶段提供使加热元件的温度从初始温度升高到第一温度的电力，在第二阶段提供使加热元件的温度下降到所述第一温度以下的电力，并且在第三阶段提供使加热元件的温度再次升高的电力。
保护范围分析如下：
权利要求1限定“控制向加热元件提供的电力，从而使得，在第一阶段提供使加热元件的温度从初始温度升高到第一温度的电力，在第二阶段提供使加热元件的温度下降到所述第一温度以下的电力，并且在第三阶段提供使加热元件的温度再次升高的电力。”也就是说，该限定并没有指定所提供的的三个阶段电力的大小，而只是说三种电力下的温度变化只要呈现出“先升高后降低，然后再次升高”的类似曲线，均落在该专利的保护范围之内，如图5所示。说明书段0072对该权利要求的优势进行了阐述“在启用加热元件之后，传送物的初期增加之后，加热元件的温度都逐渐升高，传送物保持恒定，指导停用加热元件。第三阶段中升高的温度补偿基质气溶胶形成物的耗尽。”
一般情况下，烟具开发过程中，为了使预热时间缩短，会刻意增加第一阶段的升温功率使得烟支被快速加热，然后再降低功率，以防止烟气释放过快，导致烟支抽吸的后段烟气量不足，这种常见的加热方式也落在该专利的保护范围之内。权利要求1限定了温度的变化规律，所以可以从其他温度曲线着手进行烟具设计，降低侵权风险。比如，增加抽吸的预热时间，使得加热元件温度一直稳定上升后维持在一个较高水平，直至抽吸结束。或者采用先升高到第一温度，然后缓慢降低到第二温度，并维持在第二温度直至烟支抽吸完毕。
综上，在进行烟具的规避设计时，需注意加热器升温与降温的组合排序。
3 结语
目前，针对菲莫公司在内芯加热式低温不燃烧卷烟烟具设置的专利壁壘，我国公司在开发烟具的过程中需要重要注意以下四个技术要点：提取器的位移方向和定位位置;提取器与烟具的组合形式;烟具进气位置和气道形态设计;加热器升温与降温段的组合排序。
参考文献
[1] 高丽娜.菲莫国际加热不燃烧发烟制品重点专利分析[J].科技经济导刊，2019，27（6）：104-105.
[2] 黄运东.菲莫国际加热不燃烧烟具专利的分析[J].科技经济市场，2019（4）：7-9.
[3] 洪群业，郑路，程多福，等.国内加热不燃烧型卷烟专利技术统计分析[J].烟草科技，2017，50（11）：66-74.
[4] 中华人民共和国国家知识产权局，专利审查指南（2010）修订版[M].北京：知识产权出版社，2018.
[5] 贾丽娜.电加热不燃烧卷烟烟具温控系统的优化与设计[D].昆明：昆明理工大学，2019.
[6] 李莲花.延边州烟草业可持续发展研究[D].延吉：延边大学，2019.