涂燕君 李香波

摘 要 本文對(duì)國(guó)內(nèi)外內(nèi)窺鏡的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和主要申請(qǐng)人進(jìn)行分析，并具體分析了廣州寶膽和奧林巴斯兩家公司在內(nèi)窺鏡領(lǐng)域的不同研發(fā)路徑，總結(jié)了內(nèi)窺鏡目前的主流技術(shù)，為國(guó)內(nèi)企業(yè)在內(nèi)窺鏡領(lǐng)域的研發(fā)提供了方向。

關(guān)鍵詞 內(nèi)窺鏡 成像 專利分析

中圖分類號(hào)：TN 911文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

醫(yī)用內(nèi)窺鏡為當(dāng)前應(yīng)用廣泛的一種醫(yī)療儀器。醫(yī)生通過內(nèi)窺鏡能觀察到體腔臟器的組織形態(tài)，方便診斷，且觀察到的圖像能輸出、存儲(chǔ)和處理。醫(yī)用內(nèi)窺鏡損傷小、恢復(fù)快，其診療優(yōu)勢(shì)已被醫(yī)學(xué)界所共識(shí)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)內(nèi)窺鏡的市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)百億元之上，其市場(chǎng)潛力巨大。

相比國(guó)際內(nèi)窺鏡器械勢(shì)不可擋的發(fā)展勢(shì)頭，我國(guó)內(nèi)窺鏡器械企業(yè)起步相對(duì)較晚，高端內(nèi)窺鏡主要依賴進(jìn)口，大部分的市場(chǎng)份額為國(guó)外品牌擠占?！夺t(yī)療器械科技產(chǎn)業(yè)“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》把醫(yī)療器械創(chuàng)新納入到科技部重點(diǎn)專項(xiàng)范疇，明確提出促進(jìn)醫(yī)療器械領(lǐng)域新產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化和新技術(shù)應(yīng)用，重點(diǎn)支持包括掌握核心部件和關(guān)鍵技術(shù)的醫(yī)療設(shè)備。因此，對(duì)內(nèi)窺鏡領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外專利情況開展專利分析研究，對(duì)提高我國(guó)內(nèi)窺鏡領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)利用水平及促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，具有十分重要的意義。

1國(guó)外產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

2015年全球內(nèi)窺鏡市場(chǎng)的規(guī)模已達(dá)到300億美元，根據(jù)市場(chǎng)分析公司的預(yù)測(cè)，在2010-2018年間，整個(gè)市場(chǎng)將以年均7.45%的速度快速增長(zhǎng)。同時(shí)，隨著新興經(jīng)濟(jì)體如亞洲等地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及微創(chuàng)手術(shù)需求的提高，亞洲市場(chǎng)的份額逐步提高。目前世界上生產(chǎn)內(nèi)窺鏡的主要國(guó)外公司為：日本奧林巴斯株式會(huì)社（OLYMPUS）、日本富士膠片株式會(huì)社（FUJIFILM）、日本賓得（PENTAX）、美國(guó)伊西康公司（ETHICON）、日本豪雅株式會(huì)社（HOYA）、日本佳能株式會(huì)社（CANON）、美國(guó)波士頓科學(xué)公司（BOSTON SCIENTIFIC），其中尤以日本的奧林巴斯公司、富士膠片公司規(guī)模較大，涉及的產(chǎn)品線也較全面，且更多集中在高端市場(chǎng)。圖1為內(nèi)窺鏡專利在全球的主要申請(qǐng)人及其申請(qǐng)量占全球申請(qǐng)總量的比例。

2國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

我國(guó)的微創(chuàng)介入手術(shù)自進(jìn)入21世紀(jì)以來迅猛發(fā)展，但與其相應(yīng)的介入器械發(fā)展并不均衡。以內(nèi)窺鏡為例，盡管2015年的銷售額高達(dá)億人民幣，但在電子內(nèi)窺鏡領(lǐng)域其核心技術(shù)上嚴(yán)重依賴進(jìn)口，且由于過度依賴進(jìn)口而導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格偏高。目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)內(nèi)窺鏡的主要公司為：廣州寶膽醫(yī)療器械科技有限公司、重慶金山科技、深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、深圳開立生物醫(yī)療科技股份有限公司、深圳市資福技術(shù)有限公司、杭州好克光電儀器有限公司。以廣州寶膽醫(yī)療器械公司為例，其專利申請(qǐng)主要集中在硬質(zhì)內(nèi)窺鏡領(lǐng)域，在中低端市場(chǎng)具有一定的市場(chǎng)份額。附圖2為內(nèi)窺鏡專利在我國(guó)的主要申請(qǐng)人及其申請(qǐng)量占在華申請(qǐng)總量的比例。

3國(guó)內(nèi)外申請(qǐng)量最大的申請(qǐng)人分析

目前，國(guó)內(nèi)和國(guó)外申請(qǐng)人中，申請(qǐng)量最大的申請(qǐng)人分別是廣州寶膽醫(yī)療器械公司和奧林巴斯株式會(huì)社，下面對(duì)這兩個(gè)申請(qǐng)人的專利技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)分析。

3.1廣州寶膽醫(yī)療器械公司的內(nèi)窺鏡專利分析

廣州寶膽公司在內(nèi)窺鏡技術(shù)中研究的改進(jìn)點(diǎn)主要涉及：掃描方式的改進(jìn)（超聲掃描（CN101703415）、共聚焦掃描（CN101773380）、微波掃描（CN101912305）、彩色多普勒超聲掃描（CN102008283）、紅外線掃描（CN102045448）、激光掃描（CN102525395）），多CCD陣列立體三維成像（CN102058382）、智能電子內(nèi)窺鏡（CN102188230）、具有預(yù)警功能的內(nèi)窺鏡（CN103190953）、帶充氣氣囊的內(nèi)窺鏡（CN103356157）、可彎曲的硬質(zhì)內(nèi)窺鏡（CN103622663）?？梢?，廣州寶膽公司對(duì)內(nèi)窺鏡領(lǐng)域的改進(jìn)集中在硬質(zhì)內(nèi)窺鏡，涉及掃描方式、端頭結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。而在2011年，其申請(qǐng)了一篇關(guān)于利用多CCD陣列進(jìn)行立體影像重構(gòu)的三維立體電子 胃鏡的專利CN102058382，其將多CCD陣列運(yùn)用于胃鏡中以提高圖像分辨率，這也是其首次對(duì)鏡頭的改進(jìn);同年，其申請(qǐng)了智能電子內(nèi)窺鏡CN102188230，其采用智能機(jī)器手和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合提高手術(shù)精度;盡管這兩篇專利的改進(jìn)基礎(chǔ)是硬質(zhì)內(nèi)窺鏡，但其改進(jìn)方向與以往不同，更多涉及內(nèi)窺鏡的鏡頭和智能化的核心技術(shù)，這也是國(guó)內(nèi)內(nèi)窺鏡朝向中高端化邁進(jìn)的重要標(biāo)志。同時(shí)，值得注意的是，廣州寶膽在2009年及2010年分別向美國(guó)申請(qǐng)了1件專利申請(qǐng)，這也是其走出國(guó)門的第一步。圖3是寶膽公司專利中各類型專利申請(qǐng)的占比。

3.2奧林巴斯公司的專利分析

奧林巴斯公司在內(nèi)窺鏡領(lǐng)域具有絕對(duì)壟斷地位，其產(chǎn)品研發(fā)與核心技術(shù)也走在世界前列。目前，奧林巴斯公司對(duì)內(nèi)窺鏡的研發(fā)主要集中在電子內(nèi)窺鏡領(lǐng)域。奧林巴斯公司申請(qǐng)的電子內(nèi)窺鏡相關(guān)專利中發(fā)明點(diǎn)涉及以下幾個(gè)方面：放大成像內(nèi)窺鏡、窄帶光譜成像技術(shù)、自體熒光顯像。下面將對(duì)上述專利的技術(shù)要點(diǎn)作簡(jiǎn)要介紹。

3.2.1放大成像內(nèi)窺鏡

放大成像內(nèi)窺鏡是具有放大倍數(shù)十倍到上百倍的電子內(nèi)窺鏡，其采用光學(xué)放大鏡頭和高分辨率的CCD器件實(shí)現(xiàn)高放大倍數(shù)。為了獲得高分辨率圖像，奧林巴斯公司從不同方面進(jìn)行了研究，相關(guān)專利概述如下：

WO2006/006525A1提供了一種圖像處理方法，采用不同的倍率拍攝圖像，根據(jù)對(duì)象圖像的大小和表示重復(fù)區(qū)域的信息生成圖像模型生成單元，用該模型來檢索貼合對(duì)象圖像在較低倍率圖像信息中的配置位置的攝影位置計(jì)算單元;并根據(jù)配置位置將上述部分圖像貼合起來生成上述對(duì)象圖像的高精細(xì)圖像生成單元。JP2007313166A提供了一種帶有同步的原色成像元件和光學(xué)物鏡系統(tǒng)，光學(xué)物鏡系統(tǒng)具有可調(diào)節(jié)焦距和固態(tài)圖像傳感器，且固態(tài)圖像傳感器能讀取有效像素30萬以上的原色單板的全部像素，該固態(tài)圖像傳感器滿足1.95

3.2.2窄帶光譜成像技術(shù)

窄帶光譜成像NBI是一種新型的無創(chuàng)的光學(xué)圖像增強(qiáng)技術(shù)，可以清晰地對(duì)淺表生物微血管形態(tài)改變及紋理進(jìn)行可視化。奧林巴斯公司的相關(guān)專利概述如下：

JP特開2002-95635A公開了一種窄帶域光內(nèi)窺鏡裝置，該窄帶域光內(nèi)窺鏡裝置將可見光區(qū)域的照明光作為離散的分光特性的、窄帶域的、RGB的按面順序的光而照射到生物體組織上，得到生物體組織的黏膜附近的組織信息。WO2006/025334A1公開了一種窄帶域光內(nèi)窺鏡裝置，其采用調(diào)光基準(zhǔn)信號(hào)生成電路對(duì)觀察用普通光和窄帶光觀察時(shí)，變更多個(gè)波長(zhǎng)域進(jìn)行拍攝的色彩信號(hào)成分的比率，生成調(diào)光基準(zhǔn)信號(hào)，從而得到良好的NBI圖像畫質(zhì)。WO2016/178266A1公開了一種攝像裝置，其通過對(duì)圖像傳感器中的R、G、B像素的不同排布從而實(shí)現(xiàn)抑制RGB圖像的分辨率劣化而提高NBI圖像的分辨率?？梢姡瑠W林巴斯公司從變更不同波長(zhǎng)的拍攝色彩信號(hào)比例、圖像傳感器的R、G、B像素的不同排布等方面提高窄帶光譜成像畫質(zhì)。

3.2.3自體熒光顯像

自體熒光顯像（AFI）：AFI采用兩個(gè)CCD成像，其中一個(gè)用于高分辨率白光內(nèi)窺鏡成像，另一個(gè)用于自熒光成像。AFI用于檢測(cè)組織癌變，與白光內(nèi)窺鏡、NBI技術(shù)聯(lián)合評(píng)價(jià)Barrett食管癌變的可能，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化腫瘤性病變部位色調(diào)的熒光觀察。奧林巴斯公司的相關(guān)研究概述如下：JP2007-229053A公開了一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，通過向體腔組織照射窄帶激勵(lì)光，獲得組織產(chǎn)生的自體熒光，根據(jù)該自體熒光圖像進(jìn)行診斷。JP2008-280235A公開了一種用于醫(yī)學(xué)內(nèi)窺鏡中的的光學(xué)玻璃，其具有低的自身熒光強(qiáng)度，在對(duì)樣本發(fā)出的熒光進(jìn)行成像時(shí)能降低干擾。JP2014-64196A公開了一種攝像裝置，其采用FPF像素獲取自發(fā)熒光的信息和感興趣的熒光顏料的信息，當(dāng)FPF像素檢測(cè)到的窄帶被設(shè)置為激發(fā)光的波長(zhǎng)時(shí)，可以基于激發(fā)光獲取熒光圖像，因此，觀察者可以檢查激發(fā)光的輻射位置并有效地進(jìn)行觀察?？梢?，奧林巴斯公司從降低自體熒光的周圍光干擾、采用FPF像素提高自體熒光的采集效果等方面提高自體熒光顯像的效果。

4結(jié)論

通過對(duì)國(guó)內(nèi)、外內(nèi)窺鏡申請(qǐng)量最大的公司進(jìn)行分析，廣州寶膽公司對(duì)內(nèi)窺鏡的研發(fā)更多集中于硬質(zhì)內(nèi)窺鏡，其主要涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)、掃描方式的改進(jìn);盡管數(shù)量逐步上升，但質(zhì)量仍需提高，且其專利布局基本在國(guó)內(nèi)，這不利于我國(guó)內(nèi)窺鏡技術(shù)在全球范圍的影響力。奧林巴斯公司的研發(fā)更多集中于電子內(nèi)窺鏡，其中涉及成像鏡頭、微型圖像傳感器、圖像采集和處理電路等改進(jìn);而這些也是電子內(nèi)窺鏡的關(guān)鍵核心技術(shù);且奧林巴斯除了在日本進(jìn)行專利申請(qǐng)外，在中國(guó)、美國(guó)、歐洲均有相應(yīng)專利布局，在全球的影響力較大，其在全球市場(chǎng)的占有率更高。通過本文的專利分析，有助于我國(guó)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)了解目前國(guó)內(nèi)外內(nèi)窺鏡專利技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，了解目前內(nèi)窺鏡的主流技術(shù)，有助于我國(guó)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)更好的把控研發(fā)過程中的侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，在現(xiàn)有技術(shù)上尋找突破口，打破日本企業(yè)對(duì)電子內(nèi)窺鏡的壟斷地位。

參考文獻(xiàn)

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